李德仁++李熙
摘要:夜光遙感是指在夜間無云條件下衛(wèi)星傳感器獲得城鎮(zhèn)燈光、艦船發(fā)光和油氣井燃燒等可見光的過程。由于多數(shù)夜間可見光和人類活動(dòng)緊密相連,因此夜光遙感能夠有效獲取經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展動(dòng)態(tài),評(píng)估經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展可能存在的宏觀問題。從災(zāi)害監(jiān)測(cè)等角度而言,遙感技術(shù)對(duì)于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的作用。文章介紹了夜光遙感技術(shù)如何用于區(qū)域發(fā)展評(píng)估、光污染分析與調(diào)查、環(huán)境評(píng)估等方面,從而保障和評(píng)估經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展質(zhì)量。利用夜光遙感技術(shù),結(jié)合我國(guó)正在開展的“一帶一路”戰(zhàn)略,展示了“一帶一路”沿線部分國(guó)家的夜光動(dòng)態(tài)變化,初步分析了“一帶一路”沿線區(qū)域近20年來的發(fā)展規(guī)律。在未來“一帶一路”建設(shè)中,夜光遙感技術(shù)將為中國(guó)的投資和外交政策提供科學(xué)依據(jù),從而充分保障“一帶一路”建設(shè)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:夜光遙感;社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量;區(qū)域發(fā)展;一帶一路
一、遙感技術(shù)在評(píng)估社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的應(yīng)用
自從1972年美國(guó)發(fā)射了第一顆地球資源衛(wèi)星 Landsat-1以來,遙感技術(shù)成為世界主要大國(guó)爭(zhēng)先發(fā)展的高新技術(shù)。通過遙感衛(wèi)星搭載的對(duì)地觀測(cè)傳感器可以獲取陸地、海洋和大氣的物理和幾何屬性,從而有效地服務(wù)于自然資源調(diào)查、土地覆蓋制圖、自然災(zāi)害評(píng)估、城市規(guī)劃和環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用。這些應(yīng)用領(lǐng)域能夠直接或間接地服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè),對(duì)于評(píng)估社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起推動(dòng)作用。
遙感技術(shù)對(duì)于評(píng)估社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量的典型應(yīng)用領(lǐng)域是自然災(zāi)害的評(píng)估。眾所周知,自然災(zāi)害嚴(yán)重危害了人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。自然災(zāi)害發(fā)生后,往往難以在地面進(jìn)行快速準(zhǔn)確的災(zāi)情調(diào)查,阻礙了救援活動(dòng)的有效開展。遙感技術(shù)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲得大范圍的災(zāi)情信息,能夠?qū)仍顒?dòng)和決策提供支持。2008年5月12日發(fā)生的汶川大地震造成了巨大的人員和財(cái)產(chǎn)損失。地震發(fā)生后,我國(guó)政府充分利用了“空間與重大災(zāi)害國(guó)際憲章”賦予的權(quán)利,利用了中巴資源衛(wèi)星、SPOT、RADARSAT、ALOS等國(guó)內(nèi)外光學(xué)和雷達(dá)遙感衛(wèi)星開展災(zāi)情調(diào)查,對(duì)于準(zhǔn)確獲取房屋倒塌和基礎(chǔ)設(shè)施損壞以及堰塞湖、滑坡泥石流等次生災(zāi)害信息起到了關(guān)鍵作用,有力支持了抗震救災(zāi)工作 (李德仁等, 2008)。2008年1月中旬至2月初發(fā)生在我國(guó)南方的雪災(zāi)對(duì)于居民的生產(chǎn)生活造成了極大影響,通過被動(dòng)微波遙感技術(shù),研究人員較為準(zhǔn)確地獲取了此次雪災(zāi)的范圍、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間等時(shí)空分布信息,對(duì)于政府的抗災(zāi)減災(zāi)決策起到了積極作用 (毛克彪等, 2009)。此外,遙感技術(shù)能夠用于監(jiān)測(cè)洪水(Sanyal et al., 2004)、干旱(Rhee et al., 2010)等自然災(zāi)害,獲取這些災(zāi)害的時(shí)空分布信息,從而有效減輕災(zāi)害對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。此外,遙感技術(shù)對(duì)于監(jiān)測(cè)霧霾 (許華等, 2013)、耕地面積(田光進(jìn)等, 2002)、違章房屋(李德仁等, 2009)等社會(huì)熱點(diǎn)現(xiàn)象均能發(fā)揮作用。由于本文重點(diǎn)在于論述新興的夜光遙感技術(shù)在評(píng)估社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用,因此對(duì)傳統(tǒng)的遙感技術(shù)就不贅述。
二、夜光遙感技術(shù)對(duì)于評(píng)估和保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展質(zhì)量的作用
大多數(shù)可見光遙感傳感器的成像時(shí)間是白天,只有少部分傳感器具有捕捉地表夜間可見光的能力。在夜間無云的天氣狀況下,遙感衛(wèi)星對(duì)地表可見光成像的過程即為夜光遙感。在夜光遙感影像中,城鎮(zhèn)發(fā)光、艦船發(fā)光和油氣井燃燒發(fā)光是主要的夜間光源,這三類光源均來自于人類的經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng),因此夜光遙感影像可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的問題和規(guī)律,從而評(píng)估、保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展質(zhì)量。夜光遙感的應(yīng)用領(lǐng)域眾多,本文挑選三個(gè)方面總結(jié)夜光遙感技術(shù)在評(píng)估、保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展質(zhì)量中的重要作用。
(一)區(qū)域發(fā)展評(píng)估
區(qū)域發(fā)展是指在一定時(shí)空范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、人口增長(zhǎng)、產(chǎn)業(yè)組織和結(jié)構(gòu)升級(jí)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。評(píng)估區(qū)域發(fā)展有利于客觀認(rèn)識(shí)區(qū)域發(fā)展帶來的資源消耗、環(huán)境污染等環(huán)境和社會(huì)問題。一般情況下,評(píng)估區(qū)域發(fā)展主要利用經(jīng)濟(jì)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),但統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)往往存在數(shù)據(jù)缺失、客觀性不足以及缺乏空間信息等缺點(diǎn)。由于夜光遙感能夠客觀反映城鎮(zhèn)分布和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度,它能夠用來評(píng)估區(qū)域發(fā)展動(dòng)態(tài)及其帶來的生態(tài)和環(huán)境問題。
城鎮(zhèn)建成區(qū)范圍及動(dòng)態(tài)變化制圖是開展區(qū)域發(fā)展評(píng)估的一項(xiàng)基本工作。在夜光遙感影像中,城鎮(zhèn)較鄉(xiāng)村有著較高密度的照明設(shè)施,因此通過提取夜光影像中較明亮的部分,可以對(duì)城鎮(zhèn)范圍進(jìn)行快速制圖 (Henderson et al., 2003)。隨著夜光遙感研究的深入,研究人員發(fā)現(xiàn)對(duì)夜光遙感影像進(jìn)行簡(jiǎn)單的分割無法滿足高精度的城鎮(zhèn)范圍制圖的需求,需要將社會(huì)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)作為輔助數(shù)據(jù)源,對(duì)不同區(qū)域采取自適應(yīng)的分割策略獲得最準(zhǔn)確的城鎮(zhèn)范圍 (何春陽等, 2006; Zhou et al., 2014; Su et al., 2015)。
基于夜光遙感影像的建成區(qū)提取,可以開展城鎮(zhèn)擴(kuò)張的時(shí)空動(dòng)態(tài)研究。通過對(duì)1992-2010年的夜光遙感影像進(jìn)行時(shí)空分析發(fā)現(xiàn),中國(guó)在21世紀(jì)的城市擴(kuò)張速度超過了20世紀(jì)90年代,其中中國(guó)東部在20世紀(jì)90年代的城鎮(zhèn)擴(kuò)張速度最快,而中國(guó)中部在21世紀(jì)的城市擴(kuò)張最快(Tan, 2015)?;?992-2010年的夜光遙感影像,對(duì)中國(guó)70個(gè)主要城市的密度進(jìn)行時(shí)間序列分析,研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)城市呈現(xiàn)出過-度擴(kuò)張的格局,這對(duì)中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略構(gòu)成了一定的挑戰(zhàn)(Wu et al., 2014)。中國(guó)的區(qū)域發(fā)展不平衡一直是各級(jí)政府關(guān)切的重大問題,通過對(duì)1992-2008年的夜光遙感影像進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),如果將城鎮(zhèn)面積作為城鎮(zhèn)規(guī)模的指標(biāo),那么中國(guó)在此期間內(nèi)城鎮(zhèn)發(fā)展逐漸趨于平衡,其中1992-1995年以及2000-2003年是中國(guó)城鎮(zhèn)分布格局發(fā)生較大變化的兩個(gè)時(shí)期 (Huang et al., 2015)。由于夜光影像可以在較大尺度顯示城鎮(zhèn)之間的空間連接性,相應(yīng)的城市群和城市體系研究也逐漸展開。例如,基于空間聚類的方法,可以從2005年的夜光遙感影像中提取中國(guó)的主要城市群,發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)三角城市群、河南的中原城市群和珠三角城市群是中國(guó)最大的三個(gè)城市群(Yu et al., 2014)。
夜光遙感影像不僅可以有效提取城鎮(zhèn)范圍,還可以通過發(fā)光強(qiáng)度來估算區(qū)域發(fā)展的質(zhì)量。將城鎮(zhèn)燈光分布看做財(cái)富分布,比較燈光分布和人口分布的差異,構(gòu)建“夜光發(fā)展指數(shù)”可以估算不同尺度區(qū)域的發(fā)展不平衡性 (Elvidge et al., 2012)。根據(jù)這一指數(shù),可以分析中國(guó)2005-2010年期間的發(fā)展不平衡性的動(dòng)態(tài)變化,研究表明中國(guó)西南和西北的區(qū)域發(fā)展不平衡度最高,而中國(guó)北部沿海區(qū)域發(fā)展最為平衡,且中國(guó)整體的不平衡度在此期間內(nèi)有一定程度降低,表明了中國(guó)的區(qū)域發(fā)展趨于平衡,此外,人口密度較高地區(qū)的發(fā)展平衡度也相對(duì)較高 (Xu et al., 2015)。通過對(duì)夜光遙感影像進(jìn)行強(qiáng)度信息提取,發(fā)現(xiàn)夜光強(qiáng)度能夠較好在中國(guó)省級(jí)和縣級(jí)尺度上反映貧困狀況(Yu et al., 2015; Wang et al., 2012),從而為我國(guó)的貧困研究提供一種較為客觀的數(shù)據(jù)源。在城鎮(zhèn)化過程中,住房空置率是評(píng)價(jià)城鎮(zhèn)是否過度擴(kuò)張的重要指標(biāo),通過對(duì)美國(guó)若干都會(huì)區(qū)的城市燈光強(qiáng)度和住房空置率進(jìn)行相關(guān)分析,證明了夜間燈光能夠較好反映美國(guó)的住房空置率,這一結(jié)論為利用夜光遙感數(shù)據(jù)研究中國(guó)住房空置率奠定了基礎(chǔ)(Zuoqi Chen, 2015)。(二)光污染分析與調(diào)查
城鎮(zhèn)的夜間燈光不僅反映了城鎮(zhèn)的繁榮程度,同時(shí)也給人類和其他生物的健康帶來了一定的負(fù)面影響。這是因?yàn)槿祟惡蛣?dòng)植物在進(jìn)化中,已經(jīng)適應(yīng)了漫長(zhǎng)的黑夜,而電氣化革命帶來的夜晚照明設(shè)施在方便人類生產(chǎn)和生活的同時(shí),也打破了各種生物長(zhǎng)期以來在黑夜中的生活習(xí)慣和習(xí)性。因此,城鎮(zhèn)中過度的夜晚燈光又變成為光污染。已有的疾病機(jī)理分析表明,光污染和肥胖癥、失眠癥等疾病有著顯著的相關(guān)性。然而,傳統(tǒng)的樣本調(diào)查方法在大范圍內(nèi)調(diào)查光污染和疾病的聯(lián)系是極為困難的。夜光遙感的出現(xiàn)為大范圍調(diào)查光污染信息提供了一條嶄新的途徑。美國(guó)和以色列的科學(xué)家基于醫(yī)學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)和夜光遙感影像,發(fā)現(xiàn)了光污染和乳腺癌的發(fā)病率存在顯著相關(guān)性(Kloog et al., 2008; Bauer et al., 2013)。實(shí)驗(yàn)室研究表明帕金森病與光污染有顯著相關(guān)性,而衛(wèi)星遙感影像則提供了在大范圍研究這種關(guān)系的可能,通過夜光遙感影像和帕金森發(fā)病率數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)光污染和帕金森發(fā)病率存在顯著相關(guān)(Romeo et al., 2013)。光污染不僅誘發(fā)人類多種疾病,同時(shí)也對(duì)動(dòng)物習(xí)性造成了嚴(yán)重干擾。例如,通過夜光遙感影像和裝載在海鳥身上的GPS進(jìn)行綜合分析發(fā)現(xiàn),夜晚的燈光吸引海鳥飛行,并且發(fā)現(xiàn)夜光越強(qiáng)的地方越容易吸引海鳥,從而導(dǎo)致大量海鳥的不正常死亡(Rodríguez et al., 2015)。
鑒于光污染已經(jīng)被證實(shí)影響了人類和其他生物的健康,瑞典等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)率先出臺(tái)法規(guī)來遏制戶外燈光的過度使用,而遙感技術(shù)則被廣泛用于調(diào)查光污染的分布。利用夜光遙感影像調(diào)查1995-2010年期間歐洲光污染分布,研究表明這一期間歐洲光污染整體明顯增強(qiáng),但瑞典、芬蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家的光污染在局部區(qū)域減輕,證明了這些國(guó)家出臺(tái)的光污染相關(guān)的法律是初見成效的(Bennie et al., 2014)。類似的分析也在中國(guó)開展,1992-2012年期間中國(guó)的光污染范圍增加了超過1倍,其中20世紀(jì)90年代東部地區(qū)大城市的光污染增加成為中國(guó)光污染增加的主因,而到了21世紀(jì),中小城市光污染的增加成為主導(dǎo) (Han et al., 2014)。
(三)環(huán)境評(píng)估
城市擴(kuò)張、人口增長(zhǎng)等人類活動(dòng)造成了諸多的資源環(huán)境問題。然而,大尺度評(píng)估人類活動(dòng)強(qiáng)度以及導(dǎo)致的資源環(huán)境問題存在一定困難,其原因是傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)調(diào)查方式難以獲得時(shí)空連續(xù)的人類活動(dòng)數(shù)據(jù)。而夜光遙感影像恰恰能夠在較大尺度上時(shí)空連續(xù)地反映人類活動(dòng),從而評(píng)估人類活動(dòng)帶來的各種資源環(huán)境問題。
碳排放一直是全球變化領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一,傳統(tǒng)的碳排放調(diào)查只能在一定的統(tǒng)計(jì)單元獲得碳排放的總量數(shù)據(jù),而統(tǒng)計(jì)單位之內(nèi)的碳排放分布則難以獲得。由于夜光和人類活動(dòng)存在緊密的關(guān)系,因此夜光影像可以用來獲得較細(xì)尺度的碳排放分布。在獲得土地利用分類圖的前提下,利用夜間燈光影像可以將碳排放統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分配到地級(jí)市,從而獲得我國(guó)1992-2010年的各地級(jí)市的碳排放數(shù)據(jù)(蘇泳嫻等, 2013)。由于夜光數(shù)據(jù)具有時(shí)空連續(xù)性,因此可以利用它來研究碳排放的空間分布關(guān)系。通過夜間燈光數(shù)據(jù)結(jié)合人類活動(dòng)指數(shù)對(duì)中國(guó)的縣級(jí)市碳排放展開研究,發(fā)現(xiàn)碳排放較高的城市往往毗鄰人均GDP較低的城市,揭示了我國(guó)碳排放和社會(huì)經(jīng)濟(jì)參數(shù)的關(guān)系(Lu et al., 2014)。能源消費(fèi)是碳排放的主要來源,美國(guó)宇航局的科學(xué)家通過對(duì)夜光遙感影像進(jìn)行時(shí)間序列分析,發(fā)現(xiàn)世界各國(guó)在節(jié)假日期間的夜光明顯增強(qiáng),可以推斷出能源消費(fèi)和碳排放在此期間也會(huì)陡然升高(Román et al., 2015)。
夜晚燈光的增加往往意味著該區(qū)域的人類活動(dòng)增強(qiáng),例如正在發(fā)生城鎮(zhèn)土地利用擴(kuò)張,而城鎮(zhèn)擴(kuò)張會(huì)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境帶來一定的壓力,當(dāng)壓力超過當(dāng)?shù)氐某休d力時(shí),該區(qū)域就會(huì)陷入環(huán)境惡化和不可持續(xù)發(fā)展的階段。夜光遙感影像結(jié)合各類資源環(huán)境數(shù)據(jù),可以用來評(píng)估人類活動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境帶來的壓力。通過夜光遙感影像和森林范圍圖的聯(lián)合分析,美國(guó)科學(xué)家分析了科羅拉多州部分區(qū)域的城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)森林火災(zāi)易發(fā)性影響,發(fā)現(xiàn)了該區(qū)域的森林火災(zāi)易發(fā)性增加(Cova et al., 2004)。相比于森林資源,人類活動(dòng)對(duì)水資源的壓力更令人關(guān)注。通過全球河流矢量數(shù)據(jù)和夜光遙感影像,可以分析人類活動(dòng)對(duì)河流的壓力及時(shí)空分布,研究發(fā)現(xiàn)近20年來人類活動(dòng)對(duì)河流的壓力顯著性加大,但是在敘利亞、烏克蘭等社會(huì)動(dòng)蕩的國(guó)家中,人類活動(dòng)的壓力對(duì)河流的壓力減?。–eola et al., 2015)。由于夜光遙感影像能夠覆蓋全球絕大部分區(qū)域,因此夜光遙感影像還可以用來評(píng)估人類活動(dòng)對(duì)全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的壓力,研究表明自20世紀(jì)90年代以來,人類對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的壓力增加了64%,其中東南亞的增幅最大,而自然保護(hù)區(qū)的人類活動(dòng)壓力也顯著增大,唯一的例外是偏遠(yuǎn)地區(qū)和山區(qū)人類活動(dòng)呈現(xiàn)減弱的趨勢(shì)(Ceola et al., 2015)。
三、夜光遙感技術(shù)在“一帶一路”發(fā)展中的潛力研究
“一帶一路”是“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”和“21世紀(jì)海上絲綢之路”的簡(jiǎn)稱。根據(jù)2015年4月中央電視臺(tái)正式發(fā)布的“一帶一路”示意圖,絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶的三條走向?yàn)椋孩僦袊?guó)-中亞-俄羅斯-歐洲;②中國(guó)-中亞-西亞-波斯灣-地中海;③中國(guó)-東南亞-南亞-印度洋。21世紀(jì)海上絲綢之路的兩條走向?yàn)椋孩僦袊?guó)-南海-印度洋-歐洲;②中國(guó)-南海-南太平洋。
“一帶一路”作為我國(guó)21世紀(jì)的重要戰(zhàn)略構(gòu)想,對(duì)于我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)和中華民族的偉大復(fù)興具有重要推動(dòng)作用?!耙粠б宦贰睓M跨歐亞大陸,輻射大洋洲和非洲,沿線國(guó)家數(shù)量超過60個(gè)、人口超過40億,準(zhǔn)確獲取這些國(guó)家的社會(huì)經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)對(duì)于“一帶一路”建設(shè)可以提供重要決策依據(jù)。然而,這些國(guó)家的國(guó)情存在較大差異,社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存在實(shí)時(shí)性不足、數(shù)據(jù)缺失等問題,這些問題在“一帶一路”中的發(fā)展中國(guó)家顯得特別突出。由于夜光遙感技術(shù)能夠在大范圍獲取社會(huì)經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)信息,該技術(shù)能夠?yàn)槲覈?guó)建設(shè)“一帶一路”提供有力保證。
我們從美國(guó)海洋與大氣管理局(NOAA)獲取了1995-2013年的“一帶一路”區(qū)域的夜光遙感影像。首先,我們通過回歸統(tǒng)計(jì)分析了這些國(guó)家GDP增量和夜光增長(zhǎng)量的關(guān)系,考慮到部分國(guó)家的GDP數(shù)據(jù)缺失,僅用存在GDP統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的國(guó)家參與回歸分析,發(fā)現(xiàn)兩者的回歸決定系數(shù)為0.9187,證明了夜光增長(zhǎng)能夠很好反映GDP的增長(zhǎng),進(jìn)而反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)態(tài)。
在上面分析的基礎(chǔ)上,我們對(duì)這批夜光遙感影像進(jìn)行影像變化檢測(cè)分析,可以揭示不同國(guó)家和區(qū)域的城市化和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)規(guī)律。我們列出1995、2013年“一帶一路”夜間燈光總量排名前20位的國(guó)家(見圖3),以及1995-2013年該區(qū)域夜光變化比例前20位和后20位的國(guó)家(見圖4),從而展現(xiàn)該區(qū)域1995-2013年的宏觀經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)變化。
我們的研究發(fā)現(xiàn),多數(shù)“一帶一路”沿線的發(fā)展中國(guó)家的夜光均處于顯著增長(zhǎng)。 “一帶一路”沿線國(guó)家中夜光增長(zhǎng)最快的國(guó)家主要分為兩類:①越南、緬甸、老撾、柬埔寨等開展經(jīng)濟(jì)改革并快速發(fā)展的國(guó)家;②波黑、阿富汗、索馬里等經(jīng)歷戰(zhàn)亂后完全或局部進(jìn)入和平的國(guó)家。值得注意的是,在此期間中國(guó)超越俄羅斯成為該區(qū)域夜光總量最多的國(guó)家,證實(shí)中國(guó)開展了大規(guī)模和富有成效的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。敘利亞和部分獨(dú)聯(lián)體國(guó)家由于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)動(dòng)蕩,發(fā)生了夜間燈光衰退的現(xiàn)象。瑞典、丹麥等發(fā)達(dá)國(guó)家采取了節(jié)能和控制光污染的政策,導(dǎo)致了夜間燈光減少。
國(guó)情調(diào)查是“一帶一路”建設(shè)的前提,夜光遙感技術(shù)能夠有效獲取“一帶一路”沿線國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)動(dòng)態(tài)的宏觀信息,特別對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)缺失的國(guó)家而言,夜光遙感能夠有效彌補(bǔ)這些國(guó)家數(shù)據(jù)不足的缺陷。武漢大學(xué)正在夜光遙感領(lǐng)域開展探索性研究,將為“一帶一路”建設(shè)的投資和外交政策提供科學(xué)依據(jù)。
四、總結(jié)和展望
遙感技術(shù)特別是夜光遙感技術(shù)能夠大范圍獲取人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)信息,能夠?yàn)楸O(jiān)測(cè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及衍生的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)發(fā)揮重要作用。已有的研究表明,通過夜光遙感獲取的時(shí)空連續(xù)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)據(jù)能夠有效補(bǔ)充經(jīng)濟(jì)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的不足,有利于在較大時(shí)間和空間尺度上獲得經(jīng)濟(jì)社會(huì)參數(shù),并評(píng)估人類活動(dòng)和區(qū)域發(fā)展的時(shí)空模式。
在我國(guó)建設(shè)“一帶一路”的時(shí)代背景下,獲取“一帶一路”沿線國(guó)家的經(jīng)濟(jì)社會(huì)動(dòng)態(tài)對(duì)于我國(guó)的投資戰(zhàn)略至關(guān)重要。目前,僅僅通過各國(guó)和國(guó)際組織公布的經(jīng)濟(jì)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)無法滿足建設(shè)“一帶一路”的需要,而夜光遙感技術(shù)能夠有效監(jiān)測(cè)“一帶一路”沿線國(guó)家的經(jīng)濟(jì)社會(huì)動(dòng)態(tài)。結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)統(tǒng)計(jì)和其他類型的遙感數(shù)據(jù),夜光遙感技術(shù)將會(huì)在保障“一帶一路”建設(shè)質(zhì)量中發(fā)揮重要作用。夜光遙感技術(shù)對(duì)于評(píng)估、保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展大有可為!
參考文獻(xiàn):
[1]何春陽、史培軍、李景剛、陳晉、潘耀忠、李京、卓莉、一之瀨俊明,2006:《基于DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的中國(guó)大陸20世紀(jì)90年代城市化空間過程重建研究》,《科學(xué)通報(bào)》第7期。 [He Chunyang, Shi Peijun, Li Jinggang, Chen, Jin, Pan Yaozhong, Li Jing, Zhuo Li, and Ichinose, T., 2006, “Restoring urbanization process in China in the 1990s by using DMSP/OLS nighttime light imagery and statistical data”, Chinese science bulletin, 51(7), pp. 856-961.]
[2]李德仁、陳曉玲、蔡曉斌,2008:《空間信息技術(shù)用于汶川地震救災(zāi)》,《遙感學(xué)報(bào)》第12期。[Li Deren, Chen Xiaoling, and Cai Xiaobin, 2008, “Spatial Information Techniques in Rapid Response to Wenchuan Earthquake”, Journal of remote sensing, 12 (6), pp. 841-851.]
[3]李德仁、王密、胡芬,2009:《利用我國(guó)高分辨率衛(wèi)星影像監(jiān)測(cè)北京市違章建筑》,《科學(xué)通報(bào)》第54期。 [Li Deren, Wang Mi, and Hu Fang, 2009, “Unauthorized Construction Monitoring in Beijing by Using High Resolution Satellite Images”, Chinese science bulletin, 54(3), pp. 305-311.]
[4]毛克彪、唐華俊、周清波、王建明、馬柱國(guó),2009:《利用被動(dòng)微波數(shù)據(jù)AMSR-E對(duì)2008年中國(guó)南方雪災(zāi)監(jiān)測(cè)分析》,《中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃》第30期。 [Mao Kebiao, Tang Huajun, Zhou Qingbo, Wang Jianming, and Ma Zhuguo, 2009, “Supervision and Analysis on Southern Chinas Snow Disaster in 2008 By Using Passive Microwwve Data Amsr-E”, Chinese Iournal of Agriculture Resources and Regional Planning, 30(1), pp. 46-50.]
[5]蘇泳嫻、陳修治、葉玉瑤、吳旗韜、張虹鷗、黃寧生、匡耀求,2013:《基于夜間燈光數(shù)據(jù)的中國(guó)能源消費(fèi)碳排放特征及機(jī)理》,《地理學(xué)報(bào)》第68期。 [Su Yongxian, Chen Xiuzhi, Ye Yuyao, Wu Qitao, Zhang Hongou, Huang Ningsheng, and Kuang Yaoqiu, 2013, “The characteristics and mechanisms of carbon emissions from energy consumption in China using DMSP/OLS night light imageries”, Acta Geographica Sinica, 68(11), pp. 1513-1526.]
[6]田光進(jìn)、周全斌、趙曉麗、張?jiān)鱿椤⒆T文彬,2002:《中國(guó)城鎮(zhèn)擴(kuò)展占用耕地的遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)》,《自然資源學(xué)報(bào)》第17期。 [Tian Guangjin, Zhou Quanbin, Zhao Xiaoli, Zhang Zengxiang, and Tan Wenbin, 2002, “Monitoring urban encroachment on cultivated land with TM images in China”, Journal of Natural Resources, 17(4), pp. 476-480.]
[7]許華、張玉環(huán)、侯偉真、呂陽、李莉、顧行發(fā)、李正強(qiáng),2013:《利用環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)北京地區(qū)霧霾》,《遙感學(xué)報(bào)》第17期。 [Xu Hua, Zhang Yuhuan, Hou Weizhen, Lü Yang, Li Li, Gu Xingfa, and Li Zhengqiang, 2013, “Beijing Haze Monitoring Based on HJ-1 Satellite System”, Journal of Remote Sensing, 17(2), pp. 476-477.]
[8]Bauer, Sarah E., Wagner, Sara E., Burch, Jim, Bayakly, Rana, and Vena, John E., 2013, “A case-referent study: light at night and breast cancer risk in Georgia”, International Journal of Health Geographics 12, pp. 1-10.
[9]Bennie, Jonathan, Davies, Thomas W., Duffy, James P., Inger, Richard, and Gaston, Kevin J., 2014, “Contrasting trends in light pollution across Europe based on satellite observed night time lights”, Scientific reports 4, pp. 3789.
[10]Ceola, Serena, Laio, Francesco, and Montanari, Alberto, 2015, “Human-impacted waters: New perspectives from global high-resolution monitoring”, Water Resources Research 51, pp. 7064-7079.
[11]Cova, T.J., Sutton, P.C., and Theobald, D.M., 2004, “Exurban change detection in fire-prone areas with nighttime satellite imagery”, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 70, pp. 1249-1257.
[12]Elvidge, C.D., Baugh, K.E., Anderson, S.J., Sutton, P.C., and Ghosh, T., 2012, “The Night Light Development Index (NLDI): a spatially explicit measure of human development from satellite data”, Social Geography 7, pp. 23-35.
[13]Han, Pengpeng, Huang, Jinliang, Li, Rendong, Wang, Lihui, Hu, Yanxia, Wang, Jiuling, and Huang, Wei, 2014, “Monitoring Trends in Light Pollution in China Based on Nighttime Satellite Imagery”, Remote Sensing 6, pp. 5541.
[14]Henderson, M., Yeh, E.T., Gong, P., Elvidge, C., and Baugh, K., 2003, “Validation of urban boundaries derived from global night-time satellite imagery”, International Journal of Remote Sensing 24, pp. 595-609.
[15]Huang, Qingxu, He, Chunyang, Gao, Bin, Yang, Yang, Liu, Zhifeng, Zhao, Yuanyuan, and Dou, Yue, 2015, “Detecting the 20 year city-size dynamics in China with a rank clock approach and DMSP/OLS nighttime data”, Landscape and Urban Planning 137, pp. 138-148.
[16]Kloog, Itai, Haim, Abraham, Stevens, Richard G, Barchana, Micha, and Portnov, Boris A., 2008, “Light at night co-distributes with incident breast but not lung cancer in the female population of Israel”, Chronobiology international 25, pp. 65-81.
[17]Lu, H. L., and Liu, G. F., 2014, “Spatial effects of carbon dioxide emissions from residential energy consumption: A county-level study using enhanced nocturnal lighting”, Applied Energy 131, pp. 297-306.
[18]Rhee, Jinyoung, Im, Jungho, and Carbone, Gregory J., 2010, “Monitoring agricultural drought for arid and humid regions using multi-sensor remote sensing data”, Remote Sensing of Environment 114, pp. 2875-2887.
[19]Rodríguez, Airam, Rodríguez, Beneharo, and Negro, Juan J., 2015, “GPS tracking for mapping seabird mortality induced by light pollution”, Scientific reports 5, pp. 10670.
[20]Román, Miguel O, and Stokes, Eleanor C, 2015, “Holidays in lights: tracking cultural patterns in demand for energy services”, Earths Future, pp. 182-205.
[21]Romeo, Stefania, Viaggi, Cristina, Di Camillo, Daniela, Willis, Allison W., Lozzi, Luca, Rocchi, Cristina, Capannolo, Marta, Aloisi, Gabriella, Vaglini, Francesca, Maccarone, Rita, Caleo, Matteo, Missale, Cristina, Racette, Brad A., Corsini, Giovanni U., and Maggio, Roberto, 2013, “Bright light exposure reduces TH-positive dopamine neurons: implications of light pollution in Parkinsons disease epidemiology”, Scientific reports 3, pp. 1395.
[22]Sanyal, J., and Lu, X.X., 2004, “Application of remote sensing in flood management with special reference to monsoon Asia: A review”, Natural Hazards 33, pp. 283-301.
[23]Su, Y.X., Chen, X.Z., Wang, C.Y., Zhang, H.O., Liao, J.S., Ye, Y.Y., and Wang, C.J., 2015, “A new method for extracting built-up urban areas using DMSP-OLS nighttime stable lights: a case study in the Pearl River Delta, southern China”, Giscience & Remote Sensing 52, pp. 218-238.
[24]Tan, Minghong, 2015, “Urban Growth and Rural Transition in China Based on DMSP/OLS Nighttime Light Data”, Sustainability 7, pp. 8768-8781.
[25]Wang, Wen, Cheng, Hui, and Zhang, Li, 2012, “Poverty assessment using DMSP/OLS night-time light satellite imagery at a provincial scale in China”, Advances in Space Research 49, pp. 1253-1264.
[26]Wu, J.S., Ma, L., Li, W.F., Peng, J., and Liu, H., 2014, “Dynamics of Urban Density in China: Estimations Based on DMSP/OLS Nighttime Light Data”, Ieee Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing 7, pp. 4266-4275.
[27]Xu, Huimin, Yang, Hutao, Li, Xi, Jin, Huiran, and Li, Deren, 2015, “Multi-Scale Measurement of Regional Inequality in Mainland China during 2005-2010 Using DMSP/OLS Night Light Imagery and Population Density Grid Data”, Sustainability 7, pp. 13469.
[28]Yu, Bailang, Shi, Kaifang, Hu, Yingjie, Huang, Chang, Chen, Zuoqi, and Wu, Jianping, 2015, “Poverty Evaluation Using NPP-VIIRS Nighttime Light Composite Data at the County Level in China”, Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing 8, pp. 1217-1229.
[29]Yu, Bailang, Shu, Song, Liu, Hongxing, Song, Wei, Wu, Jianping, Wang, Lei, and Chen, Zuoqi, 2014, “Object-based spatial cluster analysis of urban landscape pattern using nighttime light satellite images: a case study of China”, International Journal of Geographical Information Science, pp. 1-28.
[30]Zhou, Yuyu, Smith, Steven J., Elvidge, Christopher D., Zhao, Kaiguang, Thomson, Allison, and Imhoff, Marc, 2014, “A cluster-based method to map urban area from DMSP/OLS nightlights”, Remote Sensing of Environment 147, pp. 173-185.
[31]Zuoqi Chen, Bailang Yu, 2015, “Estimating House Vacancy Rate in Metropolitan Areas Using NPP-VIIRS Nighttime Light Composite Data”. Ieee Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, pp. 2188-2197.
Applications of Night-time Light Remote Sensing in Evaluating of Socioeconomic Development
Li Deren and Li Xi
(State Key Laboratory of Remote Sensing Information Engineering, Wuhan University)
Abstract:Night-time light remote sensing means the satellite sensor acquires the city light, boat light and flaring gas at cloud-free night. As most of the visible lights at night are strongly related to human activities, the night-time light remote sensing is efficient in acquiring socioeconomic development dynamics and assessing the macro problems from the development. From the perspectives of monitoring disasters, the remote sensing technique can help to promote socioeconomic development. This paper introduced how the night-time light remote sensing played an important role in issues of regional development assessment, light pollution investigation and environmental evaluation so that it can help to evaluate and support quality of socioeconomic development. Considering the Belt and Road (B&R) strategy, the paper briefly analyzed the night-time light dynamics of the B&R region during the last 20 years and therefore found some patterns of this regional development. For the future construction of B&R, night-time light remote sensing can provide scientific information for Chinas investment and diplomatic policy, to support B&R construction quality.
Key Words:Night-time Light Remote Sensing; Socioeconomic Development; Regional Development; One Belt and One Road
■責(zé)任編輯汪曉清