[發(fā)明專利]一種基于遙感夜間燈光數(shù)據(jù)和能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)的城市能耗量空間化方法

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• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN109754134A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙小鋒;王菲菲;林劍藝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所;中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F17/18
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出了一種基于遙感夜間燈光數(shù)據(jù)和能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)的城市能耗量空間化方法，屬于低碳城市和節(jié)能減排領(lǐng)域的研究。該方法同時利用了DMSP/OLS遙感影像和能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對能源消耗集中區(qū)的夜間燈光亮值像元的平均DN值和能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行多種形式的回歸分析，確定能耗量空間化模型，進而模擬出柵格級城市能耗量空間分布。本發(fā)明可以揭示行政單元內(nèi)部能源消耗的分布特征和規(guī)律，以便更加深入、細致、全面地分析能源消耗量的空間變化規(guī)律，為提出合理有效的節(jié)能減排措施提供決策支持，為合理配置城市能源資源和低碳城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低碳城市和節(jié)能減排的研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于遙感夜間燈光數(shù)據(jù)和能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)的城市能耗量空間化方法。

背景技術(shù)

低碳化發(fā)展道路是城市建設(shè)的發(fā)展趨勢，在全球資源緊缺、能源匱乏、氣候變暖的背景下，發(fā)展低碳城市是我國應(yīng)對氣候變化、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。城市作為工業(yè)文明及現(xiàn)代經(jīng)濟文明的主要載體，其具有巨大的能源消耗量，對區(qū)域發(fā)展造成一定制約。城市能耗量評估是節(jié)能減排和發(fā)展低碳城市的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，只有在精細地掌握城市能耗量空間分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，才有可能提出合理有效的節(jié)能減排的改善措施。目前，我國能源消耗量多以行政區(qū)為基礎(chǔ)統(tǒng)計單元，難以提供行政單元內(nèi)部的空間分部信息，對能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)空間化研究的欠缺，不僅使揭示城市內(nèi)部能源消耗量的空間差異性成為難題，而且妨礙了能源消耗數(shù)據(jù)與其他社會經(jīng)濟要素、自然要素的融合及綜合分析。因此，如何采用新技術(shù)和新方法實現(xiàn)能源消耗量的空間化，越來越成為節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域所關(guān)注的一個熱點。

隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的國內(nèi)外學(xué)者將遙感數(shù)據(jù)與社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)相融合以實現(xiàn)社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)空間化。美國軍事氣象衛(wèi)星Defense Meteorological SatelliteProgram(DMSP)搭載的Operational Linescan System(OLS)傳感器獲取的夜間燈光數(shù)據(jù)能夠探測到城市、居民地、火光等發(fā)出的低強度燈光，可以直觀反映人類的社會經(jīng)濟活動，是目前實現(xiàn)社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)空間化較理想的數(shù)據(jù)源之一。已有研究表明夜間燈光數(shù)據(jù)像元值(DN)值高的區(qū)域其經(jīng)濟發(fā)展水平和能源消耗量也相對較高。本發(fā)明基于DMSP/OLS遙感影像數(shù)據(jù)，采用經(jīng)典的閾值法有效減少夜間燈光數(shù)據(jù)像元溢出效應(yīng)的影響，進而提取出能源消耗集中區(qū)域；并基于能源消耗量與行政區(qū)范圍內(nèi)夜間燈光亮值像元的平均DN值之間很強的相關(guān)關(guān)系建立能耗空間化模型，最后獲得分辨率較高的能耗量空間化數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有研究中存在的問題，本發(fā)明以廈門市為例，提供一種應(yīng)用于行政單元內(nèi)部的、分辨率較高的基于遙感夜間燈光數(shù)據(jù)和能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)的城市能耗量空間化方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于遙感夜間燈光數(shù)據(jù)和能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)的城市能耗量空間化方法具體流程為：

S1.獲取全球DMSP\OLS遙感影像數(shù)據(jù)，完成遙感影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理，提取研究區(qū)夜間燈光亮值像元數(shù)據(jù)。

S2.基于研究區(qū)的能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采取相應(yīng)的分配系數(shù)把廈門市總能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)分配至各區(qū)，結(jié)合各種能源換算為標(biāo)準(zhǔn)煤的系數(shù)，把能源數(shù)據(jù)統(tǒng)一單位，構(gòu)建廈門市區(qū)級能源消耗量數(shù)據(jù)組。

S3.根據(jù)經(jīng)典的閾值法提取出廈門市能源消耗最為集中的區(qū)域，進而利用廈門市行政邊界矢量數(shù)據(jù)提取廈門市各區(qū)域的夜間燈光亮值像元數(shù)據(jù)。

S4.基于地理信息系統(tǒng)ArcGIS10.4.1平臺，提取廈門市各區(qū)域的夜間燈光亮值像元的平均DN值。

S5.對廈門市各區(qū)的夜間燈光亮值像元的平均DN值和相應(yīng)的能源消耗量進行多形式的回歸分析，對比回歸分析結(jié)果，確定能耗空間化模型。

S6.基于遙感圖像處理軟件ENVI 5.4平臺，使用空間化模型對廈門市能源消耗量進行模擬，獲得廈門市30m分辨率的能耗量空間化數(shù)據(jù)。

附圖說明