基于LUCC和夜间灯光辐射数据的张掖市甘州区人口空间分布建模

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４期梁友嘉等：基于ＬＵＣＣ和夜间灯光辐射数据的张掖市甘州区人口空间分布建模

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系统偏差［．

１００１　

点；第二，将已有灯光数据与研究区ＬＵＣＣ匹配，基于ＬＵＣＣ类型的像元与灯光数据关系，获取更符合真实人口空间分布的灯光辐射数据；最后，基于灯光辐射数据进行人口空间分布建模，见图１．所有数据的处理与集成分析在ＡｒｃＧＩＳ中完成，统计建模在ＳＰＳＳ中完成

．

ＵＣＣ图与灯光辐　　针对上述问题，利用研究区Ｌ

射数据进行叠置分析，并以灯光辐射数据的范围和单元格大小为基准，，将ＬＵＣＣ数据转为栅格图，重采样为５００ｍ分辨率的数据，投影为Ｇａｕｓｓ＿Ｋｒｕｅｒ投影．首先，剔除辐射数据中的噪声点ｇ（，为方便计算，将各数据转为点图层文ＤＮ＝３）

件；由于单独的人口用地之间会有其他类型的用地，为此，假设此类像元分隔（如公共草地或林地等）直径为２００ｍ，利用ＧＩＳ滑动窗口检测功能进行缓冲分析，得到逼近真实人口居住区的灯光辐射数据；分别随机抽取９０％的样本进行插值，１０％的样本用于交叉检验，样本见表１．利用所得数据进行探索性空间数据分析（ＥｘｌｏｒａｔｏｒＳａｔｉａｌＤａｔａＡ－　　ｐｙｐ　，，选取３种效果较好的插值方法对ｎａｌｓｉｓＥＳＤＡ）ｙ，比：反距离加权插值（ＩｎｖｅｒｓｅＤｓｉｔａｎｃｅＷｅｉｈｔｉｎ　　ｇｇ、普通克里金插值（，和ＩＤＷ）ＯｒｄｉｎａｒＫｒｉｉｎＯＫ）ｙｇｇ　，，各插径向基函数法（ＲａｄｉａｌＢａｓｉｓＦｕｎｃｔｉｏｎＲＢＦ）　　值方法对比见表２，样本数ｎ＝３０８８５．可以发现，　在训练样本集中ＯＫ方法的均方根（ＲＭＳ）为０．４９４，为３种方法中最小的，在验证数据中也最低，故本文选择ＯＫ插值．通过预处理有效避免了夜间灯光辐射数据灯光饱和及噪声点问题，可认为该数据基本符合人口空间分布格局，可用于进一步的分析，非定标夜间灯光辐射结果见图２．

表１　灯光辐射数据建模的样本

Ｔａｂｌｅ１　Ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｓａｍｌｅｓｏｆｌｉｈｔｒａｄｉａｔｉｏｎｄａｔａ　　　　　　ｇｐｇ　

土地利用类型

耕地林地草地水域城镇及建设用地

未利用地

编码１　２　３　４　５　６　

训练样本点数

４２７５　２７４　２８７２　１９４　４７４３　１５１３８　

验证样本点数

４７６３１３２０２２５２７１６８２

图１　人口空间分布建模流程Ｆｉ．１　Ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｏｆｓａｔｉａｌｒｏｃｅｓｓ　　　ｇｇｐｐ　

ｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｕｌａｔｉｏｎ　　ｐｐ

１．３　遥感数据

０００年ＬＵＣＣ矢量数据来源于数字黑　　研究区２

／／／），共有１河网站（ｈｔｔｈｅｉｈｅ．ｗｅｓｔｉｓ．ａｃ．ｃｎ３ｐ：ｇ

类．为减小计算量，结合研究区实际情况，将ＬＵＣＣ重分类为６大类：耕地、林地、草地、水域、城镇及建设用地和未利用地．

灯光数据来源于美国ＮＯＡＡ国家地球物理数），由于据中心（ＮａｔｉｏｎａｌＧｅｏｈｓｉｃａｌＤａｔａＣｅｎｔｅｒ　　　ｐｙＮＯＡＡ网站目前提供的辐射定标数据仅为２００６的

），且只有产品（ＲａｄｉａｎｃｅｃａｌｉｂｒａｔｅｄＬｏｗｌｉｈｔＤａｔａ－　－　ｇＦ１２和Ｆ１６的辐射定标参数已知，故本文结合研究

年份需要，选择基于Ｆ１５传感器的２０００年夜间非－＿辐射定标平均稳态数据（ｓｔａｂｌｅｌｉｈｔｓ．ａｖｖｉｓｄａ　－ｇｇ＿）ｔａ．该数据清除了云层影响，很好的反映了城市、城镇以及永久性光源所在地，并剔除了短暂性的光源污染像元，数据ＤＮ值介于１～６３．关于数据预处理方法详见Ｓｍａｌｌ等

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表２　插值方法对比

Ｔａｂｌｅ２　Ｃｏｍａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｉｎｔｅｒｏｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ　　　　　　ｐｐ

插值方法ＩＤＷ　ＯＫ　ＲＢＦ　

训练样本集回归方程

ＲＭＳ

验证样本集回归方程

ＲＭＳ

的工作，该方法的突出优

点在于不需要对放大增益进行人为控制，因而可充分利用现有数据储备进行多年度时间序列制图，有利于城市化强度及其时空分异研究．但数据本身引入了一些道路灯光、街道和建筑物灯光装饰等无效灯光区，直接分析灯光数据与人口分布关系会产生

０．９８７ｘ＋０．０６５５６５９９３ｘ＋０．０３９５３９　０．　０．　０．０．９９４ｘ＋０．０２８４９４９９３ｘ＋０．０３４４６３　０．　０．　０．０．９９６ｘ＋０．１４７６８５９８３ｘ＋０．０９０６８５　０．　０．　０．

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