[發明專利]一種夜間燈光數據校正和非普查年份人口空間格網化方法

在審

• 申請號: 201810458218.X
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108664629A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 禹絲思;劉芳;張增祥;施利鋒;汪瀟;蔡尚書
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06Q50/26
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

1.一種夜間燈光數據校正和非普查年份人口空間格網化方法，包括如下步驟：

步驟1)基于中分辨率成像光譜儀(Moderate Resolution ImagingSpectroradiometer，MODIS)獲取的MOD09A2產品進行多波段提取，得到綠光波段(GreenBand)、紅光波段(Red Band)、近紅外波段(Near-infrared Red Band，NIR Band)和短波紅外波段(Short-wave Infrared Red Band,SWIR Band)；

步驟2)基于Green Band、Red Band、NIR Band和SWIR Band計算歸一化差異植被指數(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、修正后的歸一化差異水體指數(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)和歸一化差異建筑指數(Normalized Difference Building-up Index,NDBI)，然后基于NDBI和NDVI計算再次改進的歸一化差異建筑物指數(Re-Modified Normalized Difference Building-up Index,RMNDBI)，得到NDVI、MNDWI、NDBI和RMNDBI產品。

步驟3)基于NDVI、MNDWI和RMNDBI產品對NLT數據集進行調整，構建居住范圍提取指數削弱燈光飽和及燈光溢出問題，得到校正后的夜間燈光數據；

步驟4)基于校正后的夜間燈光數據，統計普查年份各縣級行政單位的總像素值，根據縣級行政單位的總像素值與對應的人口普查總數建立三次回歸方程，得到普查年份的人口空間格網化模型；

步驟5)基于普查年份人口空間格網化模型，得到普查年份各像素對應的初始人口數量，即初始人口空間格網數據，統計各縣級行政單位的初始人口總數，并利用人口普查數據建立比例系數，將各縣的比例系數與初始人口空間格網數據相乘，得到普查年份的人口空間格網數據；

步驟6)基于兩個普查年份的人口空間格網數據，構建“人口-像素值”密度關系式，將人口增長模型和“人口-像素值”密度關系式應用于兩個普查年份之間的任意一個非普查年份，得到非普查年份的人口空間格網數據。

2.根據權利要求書1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)，包括：先用1減去歸一化植被指數的絕對值(即：1-|NDVI|)，再與歸一化差異建筑物指數(即：NDBI)相加，構建再次改進的歸一化差異建筑物指數。

3.根據權利要求書1所述的方法，其特征在于，所述步驟3)包括：用1減去歸一化植被指數的絕對值(即：1-|NDVI|)做分母，用1加上再次改進的歸一化差異建筑物指數(即：1+RMNDBI)做分母，用1加上歸一化差異水體指數(即：1+MNDWI)做分子，構建燈光飽和及溢出校正模型，然后將NLT數據代入燈光飽和及溢出校正模型，得到校正后的NLT數據。

4.根據權利要求書1所述的方法，其特征在于，所述步驟6)包括：找出前一個普查年份校正后的NLT數據中像素值為零的像素，歸為零值像素；

找出前一個普查年份校正后的NLT數據中像素值不為零的像素，歸為非零像素。

零值像素和非零像素分別用不同的方法進行非普查年份的人口空間格網化。

5.根據權利要求書1所述的方法，其特征在于，所述步驟6)包括：對于零值像素，基于前一個普查年份各像素對應的人口數和后一個普查年份各像素對應的人口數建立勻速人口增長模型(公式8)，并根據勻速人口增長模型得到非普查年份各零值像素對應的人口數；

式中，P_t2為非普查年份t2年零值像素對應的人口數量，P_t3和P_t1分別為普查年份t3和t1零值像素對應的人口數量。

6.根據權利要求書1所述的方法，其特征在于，所述步驟6)包括：對于非零像素，基于前一個普查年份各像素對應的人口數和后一個普查年份各像素對應的人口數建立“人口-像素值”密度模型(公式9)，并根據非勻速人口增長模型(公式10)計算非普查年份各零值像素對應的人口數。

式中，ρ為“人口-像素值”密度，P為各像素對應的人口數，DN為各像素對應的像素值，r為非勻速增長率。其中，t1<t2<t3。

ρ_t3＝ρ_t1×(1+r)^t3-t1 (10)

式中，ρ_t3和ρ_t1分別為普查年份t3和t1非零像素對應的“人口-像素值”密度，r為非勻速增長率。