中巴经济走廊DMSP/OLS与NPP/VIIRS夜光数据辐射一致性校正

发布时间：2024-05-11 03:39

　　由美国国防气象卫星搭载的可见光成像线性扫描业务系统(DMSP/OLS)和国家极轨卫星搭载的可见光近红外成像辐射仪(NPP/VIIRS)获取的夜间灯光影像是监测人类社会经济活动和自然现象(如林火、油气燃烧等)的主要数据源。然而,现有的夜间灯光数据存在缺乏星上的辐射定标、像元饱和、时间尺度不连续、多源夜间灯光影像辐射不一致等问题。基于此,本文以中巴经济走廊区域为研究区,提出了一种基于线性拟合提取不变目标区域的方法,实现了DMSP/OLS影像间、DMSP/OLS与NPP/VIIRS两种数据间的相互校正。然后对中巴经济走廊的校正结果在不同空间尺度上选用区域灰度总量、标准化差异指数以及标准化差异指数和作为评价指标进行检验。结果表明:两种校正模型的拟合优度均在0.78以上,校正后的DMSP/OLS影像灰度总量与GDP和人口数据的相关性显著提高(GDP:R²=0.7689;人口:R²=0.9033),且标准化差异指数明显降低;NPP/VIIRS影像经过与DMSP/OLS互校正后在辐射亮度、时空分布上与DMSP/OLS更加一致,空间细节信息更加突出,从而增强...

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【部分图文】：

图1研究区范围

本文选择一带一路旗舰项目中巴经济走廊作为研究区。该区全长3000km，起点在中国新疆喀什，终点在巴基斯坦瓜达尔港，空间范围包括中国新疆喀什地区和巴基斯坦全境。中巴经济走廊是贯通南北丝路的关键枢纽，是一条包括公路、铁路、油气和光缆通道在内的贸易走廊，也是“一带一路”的重要组成部分....

图2研究区线性拟合斜率及不变目标区域

提取不变目标区域是利用不变目标区域法对长时间序列的DMSP/OLS影像数据集进行相互校正的关键之一。中巴经济走廊研究区域内有三分之二区域属于灯光低值区域。已有研究指出，影像DN<6的区域大部分为随机噪声或者无灯光区域（卓莉等，2005），随机噪声主要表现为短暂光源等不稳定的辐射亮....

图3研究区线性拟合斜率直方图分布

式中，Yn为校正后影像DN值，Xn为校正前影像DN值，a、b、c为参考影像与待校正影像建立的一元二次线性回归关系的参数。从各期待校正影像与参考影像的拟合优度R2（图4）可以看出，各期待校正影像与参考影像拟合的相关系数均在0.9附近波动，说明该拟合方程能够较好的反映待校正影像与参考....

图4待校正影像与参考影像各拟合函数相关系数

图3研究区线性拟合斜率直方图分布3.3.2DMSP/OLS影像校正结果检验方法

本文编号：3969468