[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

本發明公開了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，該方法包括如下步驟：步驟1)基于美國國防氣象衛星計劃線掃描傳感器(Defense Meteorological Satellite Program’s Operational Linescan System，DMSP_OLS)獲取的夜間燈光數據(Nighttime Light Time?series，NLT)，構建燈光飽和及溢出校正模型，獲得校正后的NLT數據；步驟2)基于人口普查數據和普查年份校正后的NLT數據，構建普查年份的人口空間化格網化模型，得到普查年份的人口空間格網數據；步驟3)基于普查年份的人口空間格網數據和普查年份校正后NLT數據，構建“人口?像素值”密度模型，并利用勻速人口增長模型、非勻速人口增長模型和非普查年份校正后的NLT數據得到非普查年份的人口空間格網數據。

技術領域

本發明涉及夜間燈光數據處理和人口空間格網化領域，尤其涉及一種基于植被、水體和不透水面分布的夜間燈光數據飽和性和溢出性校正及非普查年份(如：2005年)人口空間格網化的方法。

背景技術

利用遙感手段掌握人口空間分布及動態，可以為相關部門進行城市規劃、人口調控提供科學的理論依據，有助于為資源利用和環境保護提供客觀的參考數據。各國目前相對權威、可靠的人口空間分布數據來源主要是以10年為間隔開展的全國人口普查。然而，這類數據受到行政邊界的限制，只能獲取各行政單位的總人口數和平均人口密度，無法反應行政邊界內部人口分布的空間異質性。目前，利用美國國防氣象衛星計劃搭載的線掃描系統獲取的夜間燈光數據(Nighttime Lights Time-series Image,NLT)進行人口空間格網化工作，已經成為一種重要手段。

NLT數據具有獲取方便、覆蓋面積廣的特點，且被多數實驗證明其亮度信息與人類居住、活動等范圍高度相關，已被國內外學者廣泛應用于人口空間格網化研究。然而，利用NLT數據進行人口空間格網化研究時依然存在一些亟待解決的問題，例如：(1)NLT數據由于缺乏星上定標，存在燈光飽和及溢出等問題，具體表現為影像上燈光的亮度和范圍遠大于人口的實際分布和活動范圍，因而影響人口空間格網結果的準確性。部分學者通過實驗證明了不透水面分布與人口分布關系密切。然而，目前很多用于NLT數據校正的模型只考慮到了植被或水體的分布對人口分布的影響，忽略了不透水面分布信息。(2)人口空間格網化工作的目的是將普查數據分配到格網尺度，如1km²。因此，多數研究只實現了人口普查年份(如：中國的1990、2000和2010年)的人口空間格網化，在非普查年份(如：中國的1991-1999年、2001-2009年)實施人口空間格網化的工作難度較大且相對缺乏。

考慮到以上問題，本發明以中國的珠江三角洲城市群為例，利用NLT數據，研發了一種基于植被、水體和不透水面的綜合信息的夜間燈光校正方法和一種實現非普查年份人口空間格網化的方法。

發明內容

本發明提供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，可以獲得更加真實的夜間燈光信息，同時，利用更加真實的夜間燈光信息進行普查年份和非普查年份的人口空間格網化，能夠得到更加真實的人口分布信息，也有助于獲取高頻次、多時相、精細尺度的人口分布數據。

本發明的目的通過以下技術步驟實現：

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)；