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基于夜间灯光数据与
Landsat
数据
城市建成区提取对比评价
——德阳市
2011
年
摘要：
基于
DMSP/OLS
稳定夜间灯光均值数据构建了一个反映区域
城市化水平的灯光指数。以德阳市
建成区为例，基于
2011
年稳定
夜间
灯光均值数据采用统计数据法，根据
Landsat
数据提取的
建成
区面积作参考，分析成为城市建成区的
DMSP/OLS<
/p>
稳定夜间灯光均
值数据的灯光指数值。研究表明
< br>,
灯光指数与反映城市化水平的复
合指数存在较高的相关
关系
,
可以用于我国城市化水平及其时空差
异分析和城市化进程监测。
一．
引言
遥感技术具有多波段、多时相以
及覆盖范围广的特性使其在
城市扩展监测、环境监测、生态评价、
人口密度和城市规划管理等
研究中得到了广泛的应用。
夜间灯
光遥感数据来源于美国军事气象
卫星
DMSP(Defense
Meteorological Satellite Pro-
gram)
搭载的
OLS(Operational
Linescan System)
传感器。
OLS
有别于传统的传
感器
,
它
具有很强的光电放大能力
,
可在夜间工作
,
能探测到城市灯
光甚至小规模居民地、
车流等发出的低强度灯光
,
明显区别于黑暗
的乡村背景。
二．
研究区概况
德阳市位于四川盆地成都
平原东北部，地处东经
103
°
45<
/p>
′
-105
°
1
5
′北纬
30
°
31
′
-31
°
42
′之间。南靠成都，北接绵阳，
1
< br>东壤遂宁，西邻阿坝。
1983
年
8
月经国务院批准为省辖地级市，
四川省重点建设的九大城市
之一，是成都旅游门户圈的重要组成
部分。全市幅员面积
581
8
平方公里。德阳市境狭长，东西宽约
65
公里，南北长约
162
公里，地势西北高东南低。西北部为
龙门
山脉中段，
山地面积
1171.8
7
平方公里，
占全市总面积的
19.6
8%
；
中部为成都平原东北部，面积
1
838.75
平方公里，占全市总面积
的
30.88%
；东南部为盆中丘陵，面积
2943.13
平方公里，占全市
总面积的
49.44%<
/p>
。
三．
数据与方法
3.1
数据来源
夜
间
灯
光
数
据
来
源
于<
/p>
美
国
国
家
海
洋
和
大
气
管
理
局
NOAA(National Oceanic and Atmospheric Ad-minis
tration)
下
属的国家地球物理数据中心
NGDC (National Geophysical Data
Center
,/dmsp/)
。<
/p>
DMSP
卫星以每天
14
轨的速度绕地球飞行一周
,
经过赤道的地方时
为
10
∶
50
与
22
∶
50
。
OLS
传感器有两个通道
:
可见光通道和热红
外通道。可见光波段范围
0.4
～
1
μ
m,
光谱分辨率为
6
bi
t,
灰度值
范围为
0
< br>～
63;
热红外通道波段范围是
10
～
13
μ
m,
光谱分辨率为
8
bit,
灰度值范围
0
～
25
5
。其获取的图像幅宽为
3 000 km,
< br>全分辨
率数据的地面采样距离为
0.56 m,
目前已有的夜间灯光遥感图像
的数字产品。
3.2
数据处理
2
3.2.1
在
< br>ArcGIS
软件中添加夜光数据
（
F182011.v4c_web
.stable_
lights. avg_
）
，为了各
个地方显示更加明显，首先对图
像进行拉伸，然后参考其他相关的德阳数据，确定德阳在
夜光数
据中的亮斑位置（下面的操作是根据
Landsat
数据确定，如图
1
所示）
< br>。
图
1
3.2
．
2
在
ArcCatalog
中创建一个线文件，步骤如下图
2,3,4,5.
图
2
图
3
3
图
4
图
5
3.2
．
3
在建立好线文件之后，在
ArcGIS
软件中加载进来，准
备
画一条边界框，将图上德阳最亮的图斑框下来。首先确认德阳的
相应夜光图斑，画出矩形框，如图
6
；然后运用
Clip
工具，裁剪
出德阳的亮斑影像数据，操作如
图
7
；最后裁剪出的德阳亮斑图，
如图
8
所示：
图
6
4
图
7
图
8
3.2
．
4
在进行夜光数据提取建成区之前，首先需要进行投影转换
（转换
前的投影系统如图
9
、
10
所示）
，要与
Landsat
数据提取的
建成区的投影系统保持一致。要进行栅格数据投影系统转变，选
择
Project Raster
工具，投影转
换为
WGS_1984_UTM_Zone_48N.
操作如图
11
、
12
所
示，投影转换成功之后如图
13
所示：
Landsat
数据提取的建成区
图
9
5
夜光数据
图
10
投影转换
图
11
投影转换
图
12
6
投影转换成功如下图：
图
13
3.2.5
投影转换成功后，需要运用统计数据法来分析出最接近
Landsat
数据提取的建成区面积的亮度值（
DN
值）
，运用
Con
工具，
< br>提取出
DN>=30
、
32
、
35
、
38
、
40
、
42
、
45
、
48
、
49
、
50
、
51
、
52
的
栅格图像如下所示：
Con
操作
图
14
7
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