利用DMSPOLS夜间灯光影像解析中美两国“锈带”空间特征

第35卷第6期2020年12月
遥感信息
Remote Sensing Information
Vol.35,No.6
Dec.,2020
利用DMSP/OLS夜间灯光影像解析中美
两国“锈带”空间特征
刘艺炫123,刘涛123，周亮123，孙钦珂123
(1.兰州交通大学测绘与地理信息学院，兰州730070；
2.地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心，兰州730070;
3.甘肃省地理国情监测工程实验室，兰州730070)
摘要：针对较少有研究基于夜间灯光数据探究''锈带”的空间特征的现状，选取1992—2012年的夜间灯光数据对中美两国''锈带”的空间特征进行分析研究。

通过波段融合产生多时相地图，并计算空间光基尼系数、平均灯光亮度值增长速率等指标，结合灯光重心演变和GDP数据进行分析讨论。

结果表明：①中国东北地区区域中心城市与其余城市两极分化极为严重，灯光重心始终在哈大线上移动，该线上的城市在东北地区发展中起主导作用，但也因此造成两极分化严重，导致东北地区整体发展相对滞后；②美国“锈带”地区各大城市分散分布，区域间协调发展，新泽西州因其人口密度极高而显示出不同于其余各州的异常值，纽约州的实际GDP增长率增加最多，结合各州的GDP数据，发现纽约州在“锈带”地区较为突出：③借鉴美国“锈带”地区城市分布，东北地区应加强中心城市对周边小城市的带动作用，同时积极发展中小城市，促进区域协调发展。

关键词:DMSP/OLS；夜间灯光；空间特征；“锈带”；区域发展
doi：10.3969/j.issn.1000-3177.2020.06.016
中图分类号:TP79文献标志码:A文章编号：1000-3177(2020)06-0105-10
Analysis on Spatial Features of“Rust Belts”in China
and the United States by Using DMSP/OLS
Nighttime Lighting Images
LIU Yixuan123,LIU Tao1，，,ZHOU Liang123,SUN Qinke123
(1.Faculty of Geomatics,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou730070,China;
2.犖ationallocal Joint Engineering Research Center of Technologiss and
Applications frr National Geographic State Monitoring^Lanzhou730070,China；
3.Gansu Provincial Engineering Laboratory for National Geographic State Monitoring^Lanzhou730070China)
Abstract:Aiming at the actuality that few studies have explored the spatial characteristics of the“rust belt”based on night light data,the night light data from1992to2012are chosen to analyze and study the spatial characteristics of the “rustbelt”inChinaandtheUnitedStates Multi-temporalmapsaregeneratedthroughbandfusion，theginicoe f icientof spatial light,the growth rate of average light brightness value and other indicators are calculated,and the light center evolution and GDP data are analyzed and discussed.The results show that:①The polarization between the regional central
收稿日期：2020-02-07修订日期：2020-03-12
基金项目：国家重点研发计划课题项目(2016YFC0803106)；国家自然科学基金项目(41761088)；兰州交通大学优秀平台支持项目(201806)。

作者简介：刘艺炫(1997—),女，硕士研究生，主要研究方向为GIS与遥感应用。

E-mail:liuyxgis@
通信作者：刘涛(1981—),男，博士，教授，主要研究方向为空间关系理论、遥感应用与开发。

E-mail:ltaochina@foxmail,com
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遥感信息2020年6期
cities in northeast China and other cities is very serious.The center of light always moves on the Harbin-Dalian line.The cities on the Harbin-Dalian line play a leading role in the development of northeast China,but this leads to serious polarization and the overall development of northeast China lags b ehind.②New Jersey,due to its high population density, shows an outlier different from other states.The growth rate of real GDP of New York state increases the bined with the GDP data of each state,it is found that New York state is more prominent in the rust belt area.③Based on the urban distribution in the“rust belt”region of the United States,the northeast region should strengthen the leading role of the central city on the surrounding sma ll cities,and develop actively sma ll and medium-sized cities to promote the coordinated development of the region.
Key words：DMSP/OLS；night light；spatial characteristic；“rust belt”；regional development
0引言
“锈带"(rust belt)最初是指美国五大湖附近传统工业衰退的老工业区［1］，现在则用来泛指工业衰退的地区，锈带”城市(rust belt city)是世界工业化和城市发展过程中一种特殊而重要的现象［］。

与绝大多数“锈带”城市一样，中国东北三省的许多城市正面临严重的工业衰退和人口外流［23］,中国东北地区因此被称为中国的“锈带”。

美国“锈带”地区是美国较早开发的区域,0世纪初期的城市化水平就与东北目前的水平相当［］,研究美国“锈带”地区与中国东北三省的空间特征及变化，对于“锈带”研究和振兴东北老工业基地具有重要意义，同时可以通过二者的空间特征了解中国东北地区发展中存在的问题,并针对问题提出合理的建议。

传统的“锈带”研究多基于人口、经济等因素进行分析56，未能直观地反映“锈带”地区的空间特征及变化情况。

美国国防气象卫星搭载的OLS传感器获取的DMSP/OLS能够探测到城市灯光以及车流、小范围居住地、渔火等低强度的灯光［7］,适用于长时间序列的大尺度研究，具有反映人类社会活动强度的特性［10］。

由于这一特性，DMSP/OLS夜间灯光数据能够客观地反映城市或地区的空间特征。

Elvidge等［1112］发现各国家灯光面积与国内生产总值(GDP)存在高度相关性，初步证实DMSP/OLS 夜间灯光数据可用于跟踪各个国家或地区的经济活动水平变化；徐康宁等［13］利用1992—2012年中国省级面板数据进行计量分析，发现灯光亮度与GDP 之间存在显著的正向关系，并通过灯光数据验证中国经济增长的真实性;Do ll等［14］利用夜间灯光数据与社会经济参量结合进行相关分析，发现国家灯光面积与国内生产总值和二氧化碳排放量等经济参量显示高度相关；韩向娣等［15］利用DMSP/OLS夜间灯光数据结合土地利用数据建模，进一步提高模型精度，实现了中国GDP空间分布模拟；杨妮等［16］将——106——范围缩小至省级地区，利用夜间灯光数据与统计数据进行GDP空间化建模分析,结果表明夜间灯光数据在一定程度上可以反演省域经济分布情况。

本文采用DMSP/OLS夜间灯光数据对中美两国“锈带”的空间特征进行解析,旨在为众多研究学者提供更直观具体的“锈带”空间特征，为今后的研究提供参考。

论文基于1992—2012年全球DMSP/OLS夜间灯光影像,以中国东北和美国“锈带”为研究区，通过波段融合产生多时相地图，并计算空间光基尼系数、平均灯光亮度值及其增长速率等指标，结合灯光重心演变分析1992—2012年中国东北和美国“锈带”的空间特征及变化。

1研究区域及数据来源
1.1研究区概况
中国东北三省地处中国东北部，包括辽宁省、吉林省、黑龙江省，经纬度坐标为121°11'E〜135°06'E、38°43'N〜53°34'N。

东北从20世纪50年代开始工业化，在80年代就已经成为全国最大的工业基地,代表了当时中国最先进的工业化水平［17］。

改革开放后由于长期的计划经济体制和不合理的产业布局结构，老工业基地在20世纪90年代经历了十分严重的工业增长停滞和衰退，东北三省经济发展速度整体下滑并落后于全国平均水平且经济持续低迷［1718］。

美国“锈带”是指以工业和制造业为经济支柱的美国东北部的老工业区，包括美国中西部的伊利诺斯州、密歇根州、印第安纳州、俄亥俄州、威斯康星州以及东北部的宾夕法尼亚州、纽约州和新泽西州4。

19世纪末至20世纪中前期，第二次工业革命后，在工业化的推动下，美国东北地区的发展进入了极盛时期，创造了美国制造业的辉煌历史。

20世纪70—80年代，经过第二次世界大战之后，美国的部分“阳光带”城市迅速崛起，工业重心和人口开始逐渐向西部和南部迁移，东北地区的经济所占比重逐年下降,
引用格式:刘艺炫，刘涛，周亮，等.利用DMSP/OLS夜间灯光影像解析中美两国“锈带”空间特征［J］.遥感信息，2020,35(6)：105114.
工厂大量倒闭，失业率增加，犯罪率上升，被人们遗弃的工厂设备变得锈迹斑斑，这片昔日的重工业和制造中心地区被人们形象地称为“锈带”。

20世纪90年代，美国“锈带”地区经济重新崛起，成为美国经济调整时期成绩显著的地区，经济学界称这个现象为“锈带复苏”。

中国东北地区与美国“锈带”地区发展历程相似，都曾是以重工业为经济基础的工业基地，代表各自国家当时最先进的工业水平，之后经历了十分严重的工业增长停滞和衰退，工厂大量倒闭，经济严重下滑，地区发展滞后。

二者之间的区别在于美国是发达国家，而中国则处于发展中国家阶段,992年之前,个地区均已经历了严重的工业衰退，本文选取相同的时间段(1992—2012年)，探究2个不同国家的重工业地区成为“锈带”之后的发展趋势与空间特征变化。

1.2数据来源及预处理
本文获取全球DMSP/OLS非辐射定标夜间年平均灯光强度数据,DN(digital number)值变化范围0〜63,时间序列为1992—2012年共20年，该数据下载自美国国家地球物理数据中心(National Geophysical Data Center,NGDC)，网站(https:// ngdc noaa gov)。

由于DMSP/OLS数据是由不同的卫星探测获得的，而且部分年份同一年有2个不同的卫星获得的数据，所以1992—2012年的DMSP/OLS数据不具有连续性和可比性，需要对DMSP/OLS原始全球数据进行校正处理。

为了减少不同传感器及环境因素造成的年际间误差,Elvidge等［19］提出一种基于二次回归的灯光时间序列校正方法。

选取了DMSP灯光DN值分布均匀且年际间灯光几乎无变化的西西里岛作为参考，以F121999的数据为参考，分别与各年不同传感器的DMSP数据进行二次回归。

本文采用Elvidge的方法对DMSP时间序列进行校正来减少不同传感器之间的误差，同时采用Elvidge给出的回归系数。

其二次回归如式(1)所示。

DN a=C0+C1X DN+C2X DN2(1)式中：C。

、G、C2是Elvidge提出的回归系数；DN 为DMSP/OLS的原始数值；DN“为校正后的DN值。

为充分利用同一年来自2颗卫星的信息，并消除任何年内不稳定的照明像素，校准间的图像需要每年进行一次合成［20］,此外，还应对持续点亮的像素进行DN值校正［1］,本文借鉴Lu等［1］提出的方法对夜间灯光数据进行年内校正与年际间校正。

校准之后将夜间灯光数据重新投影到阿尔伯特等积投影中，并对其进行重采样。

校正前后的夜间灯光影像统计结果如图1所示。

50
目20-
+F10"F15
—F12〜F16
+F14—F18
45「|+F10+F15
25____________________
19921996200020042008 2012
年份
(b)校正后数据
10-----------------------------------
199219962000200420082012
年份
(a)原始数据
图1校正前后全球夜间灯光图像统计
2研究方法
2.1统计分析与目视检查
夜间灯光数据在一定程度上反映了人类社会活动和城市发展变化。

采用统计分析和目视检查相结合的方法来确定1992—2012年间中国东北地区和美国“锈带”的灯光变化情况，以此分析2个研究区的空间特征变化。

分别计算2个研究区1992—2012年的DN值统计数据，以突出各类DN的灯光强度变化，不同的DN值反映不同的光照强度:DN=0代表未点亮区域；DN=4〜6和6〜10代表昏暗区域；DN=11〜20和21〜62代表明亮区域；DN=63代表灯光饱和区域［2］。

将夜间灯光数据按各类DN值分段显示以分析不同类DN值的分布以及各地区的变化情况，对1992年,2002年和2012年的灯光分布进行对比分析。

其次，为了可视化1992—2012年期间不同阶段的灯光差异，对1992、2002、2012年3年的灯光影像进行波段融合产生一个三波段图像［3］。

从而分别产生美国“锈带”和中国东北的三时相地图。

通过目视检查三时相地图，分析不同地理位置在20年间的灯光变化情况。

2.2夜间灯光指标
为了了解光的集中程度，Cauwels等曲引入了空间光基尼系数，仅用一个数字就可以衡量光在一个国家或区域的分布情况，该系数介于0与1之间，值越高则光的空间分布越集中。

本文分别计算中国东北与美国东北地区的空间光基尼系数。

另外，为了便于比较不同区域的平均灯光水平，本文采用平均灯光亮度表示不同时段的发展变化(式(2))25］。

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max(DN)
DN m二乂(DN e^X n)/N j(2)
c~minCDN)
式中:DN m表示平均灯光亮度值n表示灯光亮度值为DN,的像元个数犖表示像元总个数。

平均灯光亮度增长速率［6］表示区域平均灯光亮度的变化情况及增长速度(式(3))。

R n=(DN”—DN”)/(n—m)(3)式中R n表示m年到n年之间的平均灯光亮度增长速率;DN”和DN”分别表示m年和n年的平均灯光亮度。

2.3灯光重心
灯光重心是描述城市空间分布极具代表意义的量算指标，可以评估区域综合发展情况［18］。

重心坐标由椭圆分析法得到，如式(4)、式(5)所示。

另DN c X狓
X=--------------(4)
0DN,
i=1
空DN，X y,
Y=--------------(5)
$DN,
i=1
式中:XY表示某区域的重心坐标n为像元总数；DN,为第j个像元的DN值p,、，,为第j个像元的坐标值。

3结果与分析
3.1美国“锈带”和中国东北灯光强度变化
分别统计计算1992—2012年中国东北和美国“锈带”的DMSP数据并绘制柱形图，如图2、图3所示。

1992—2012年，中国东北地区未被点亮像元减少，被点亮像元包括昏暗灯光、明亮灯光、饱和灯光的像元个数增加。

美国“锈带”1992—2012年期间，未被点亮像元个数在1992—2002年期间减少，随后增加，昏暗灯光像元个数逐渐增加，明亮灯光、饱和灯光的像元个数逐渐减少。

DN值
(a)DN值=0~10
DN值
(b)DN值=11~63
图2中国东北1992—2012年DMSP
数据DN值像元个数统计
图3美国"锈带"1992—2012年DMSP
数据DN值像元个数统计
分别计算2个研究区1992年和2012年各类DN值像元个数占研究区总像元个数的比例和光基尼系数(表1)1992年，东北地区未被点亮像元个数占比高达87.18%,2012年下降至73.80%，所占比例仍然较高，其余各类DN值所占比例全部增加,其中，饱和灯光像元占比增加最少，昏暗灯光像元占比增加最多。

图4(a)〜图4(c)中,1992—2012年，未被点亮区域即黑色区域范围明显减小，红色区域范围逐渐变大，中国东北地区在1992—2012年有明显的发展变化，然而到2012年未点亮区域范围仍然很大。

表1中国东北和美国“锈带”的1992年和2012年灯光数据统计
中国东北美国“锈带”
年份
DN=0/DN=4〜DN=11〜DN=21〜DN=63/基尼DN=0/DN=4〜DN=11〜DN=21〜DN=63/基尼(%)10/(%)20/(%)62/(%)(%)系数(％)10/(%)20/(%)62/(%)(%)系数199287188712651440030992876229326301966236077 2012738019563562800280972547460113661313172084
1992—2012年，美国“锈带”地区未被点亮像元占“锈带”地区总像元数比例减少3.29%,1992年未被点亮像元占比较少，20年间下降幅度也相对较小，然而昏暗灯光的像元占比明显增加，在2012年占美国“锈带”总像元比例最多。

此外，明亮灯光和饱和灯光像元占总像元比例减少。

图5(a)〜图5(c)中，1992—2012年黄色区域即明亮灯光和饱和灯光范围减少，美国“锈带”总体发展水平在1992—2012年
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引用格式：刘艺炫，刘涛，周亮，等.利用DMSP/OLS 夜间灯光影像解析中美两国“锈带”空间特征[J].遥感信息，2020,35(6)：
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期间下降。

通过计算分别得到2个研究区域1992年和
2012年的空间光基尼系数(表1)。

1992年中国东
北的光基尼系数为0. 99,几乎接近1,这表明
1992年中国东北地区的灯光在空间上分布十分集
中,012年光基尼系数下降至0. 97,下降幅度仅 不到0. 2,可见20年间中国东北地区的灯光过度
集中分布分问题并没有得到改善。

美国“锈带”地 区1992年的空间光基尼系数为0. 77,可见该时期 美国“锈带”的灯光分布是相对分散的，2012年光 基尼系数上升至0. 84,灯光分布相对集中，但结合
图4和图5可知美国“锈带”的灯光分布集中度并 不高。

图4(d )、图5(d)分别显示了中国东北地区和美
国“锈带”1992年、2002年和2012年的灯光差异。

其中，白色像素代表着亮度相对相似的稳定区域；蓝 色像素代表1992年比2002年或2012年亮的区域,
表明从1992—2012年该地区亮度值下降；绿色像素
表示该地区2002年比1992年或2012年更亮，表明
2002年之前的增长已经结束；红色像素代表2012年
最亮的区域，表明该区域在1992—2012年间亮度
增长。

(a) 1992年D MSP 图像(b) 2002年DMSP 图像
(c) 2012年DMSP 图像(d) 1992、2002和2012年融合DMSP 图像
注:该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS(2019)1831号的标准地图制作，底图无修改。

图4东北“锈带”DMSP 图像及融合图像
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(a) 1992年D MSP 图像(b) 2002年DMSP 图像
(c) 2012年DMSP 图像 (d) 1992、2002和2012年融合DMSP 图像
注:该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS(2020)4397号的标准地图制作，底图无修改。

图5美国“锈带”DMSP 图像及融合图像
三时相地图可以显示各研究区内具体地理位置 的灯光变化。

在中国东北，白色像素集中出现在哈 尔滨市、长春市、沈阳市、大庆市、吉林市、大连市等
地区，表明这些地区1992—2012年间发展相对稳
定；红色像素主要聚集在哈尔滨市、长春市、沈阳市、 大连市、盘锦市、营口市等地区的白色像素边缘，表
明这些地区以稳定区域为中心逐渐向外发展扩散; 少量蓝色像素主要出现在吉林省和辽宁省，且辽宁
省居多，表明一些中小城市在1992—2012年间亮度 值下降。

美国“锈带”地区整体出现大量的白色、蓝 色和绿色像素，其中,白色像素主要集中分布在各个 州的首府以及重要城市；极少量的红色像素分布在
芝加哥、印第安纳波利斯、哥伦布地区的白色像素边 缘;蓝色像素主要分布在威斯康星州、伊利诺斯州、
宾夕法尼亚州、纽约州、新泽西州，这5个州的主要 城市在20年间相对稳定，然而其周围部分地区亮度
值下降;绿色像素则主要分布在密歇根州、印第安纳
州、俄亥俄州。

聚集在底特律的白色像素边缘出现 绿色像素，底特律作为典型的“锈带”城市，经过20
世纪90年代经济调整时期的“锈带”复苏之后，现在 其增长已经结束。

表2为1992—2012年中美“锈带”平均灯光亮 度值与增长速率，其曲线图如图6所示。

1992—
2012年期间，中国东北的平均灯光亮度值逐渐上 升，但增速缓慢，平均增长速率为0. 08% ,2002—
2007年期间甚至趋于平缓；美国“锈带”的平均灯光 亮度值在1992—2012年间呈下降趋势，下降速率为
0. 15% ,002—2012年下降速度逐渐增高，但美国 “锈带”的平均灯光亮度值仍远高于中国东北平均灯
光亮度值。

表明1992—2012年间，美国“锈带”的整
体发展水平下降，中国东北的整体发展水平缓慢上 升，但由于美国是发达国家，中国是发展中国家，且
中国东北的发展水平低于全国平均水平，因此中国 东北和美国“锈带”的平均水平相差甚远。

表2
1992-2012年中美“锈带”平均灯光亮度值与增长速率
地区
平均灯光亮度值
平均灯光亮度- 增长速率/(% )
(1992—2012 年)
1992 年
1997 年2002 年2007 年
2012 年中国东北
1. 51 1. 65
2. 71 2. 69
3. 100. 08美国“锈带”
14. 7914. 3614. 3613. 46
11 71
—0. 15
—110
—
引用格式:刘艺炫，刘涛，周亮，等.利用DMSP/OLS夜间灯光影像解析中美两国“锈带”空间特征［J］.遥感信息，2020,35(6)：105-114.
图61992—2012年中国东北和美国
“锈带”的平均灯光亮度值
3.2灯光分布及重心演变
经上文分析可知中国东北地区的灯光分布始终集中在哈尔滨-长春-沈阳轴线上，且20年间光的过度集中并没有得到改善。

通过标准差椭圆分别计算中国东北和美国“锈带”的灯光重心，如图7、图8所示。

中国东北的灯光重心始终在哈尔滨-长春-沈阳轴线上移动，且在西南一东北方向呈拉锯式移动，第一阶段重心向西南方向移动;第二、第三阶段向东北方向移动;第四阶段向北移动。

说明哈尔滨、长春和沈阳等市对中国东北地区的整体发展拉动作用较大，成为了中国东北地区发展的主导地区。

李秀伟等［7］对东北三省区域经济进行极化分析和空间自相关分析，研究结果表明东北地区的城镇系统具有极其强烈的空间极化过程，哈尔滨、长春、沈阳、大连4个城市是该区域经济的高“极化点”，哈大线为“极化轴”。

韩增林等［8］利用各种经济指标建立指标体系评价2000—2007年东北地区经济综合发展能力,结果表明,007年哈大线沿线的地级市GDP占东北地区比例过半。

此外，相关学者通过不同方法分析东北区域经济，结果均表明哈大线沿线城市经济水平高于其他地区［9「32］。

注:该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS(2019)1831号的标准地图制作，底图无修改。

图7中国东北灯光重心位置变化情况
注:该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图
号为GS(2020)4397号的标准地图制作，底图无修改。

图8美国“锈带”灯光重心位置变化情况
美国“锈带”勺灯光分布相对分散,0年间灯光逐
渐集中。

如图8所示，美国“锈带”地区的灯光重心分
布在密歇根州与俄亥俄州交界处附近,第一阶段向西
南方向移动;第二、第三阶段向东移动;第四阶段向东
南方向移动。

1992—2012整体向南移动，说明20年间
美国“锈带”地区的城市重心逐渐南移,这是由于在该
时期美国“锈带”生产力大量转向南部“阳光带”。

3.3区域发展及灯光变化
上述研究结果表明,992—2012年间中国东北
的平均灯光亮度值增加，美国“锈带”的平均灯光亮
度值减少。

为探究其内部变化情况，分别计算1992—2012年东北三省(黑龙江省、吉林省和辽宁
省)的GDP增长率与平均灯光亮度增长速率，计算
结果如表3、表4所示，平均灯光亮度曲线图如图9、
图10所示。

1992—2012年间，辽宁省的平均灯光
亮度值始终高于东北地区的平均水平，而黑龙江省
和吉林省则始终低于东北地区的平均水平。

中国东
北地区的平均灯光亮度值以平缓一增长一平缓一增
长的趋势在变化。

黑龙江和吉林省与东北地区整体
的变化趋势相似，增长速率分别为0.07%、0.06%、
0.08%，而辽宁省的平均灯光亮度值则始终都在增
长，增长速率为0.14%，远高于东北地区，且2002年
之后，辽宁省的增长速率增大。

东北三省1992—
2012年的实际GDP增长率均是先减少再增加, 1997—2002年的实际GDP增长率最低，之后逐渐增
加,002—2012年吉林省和辽宁省的GDP增长率全
表31992—2012年东北三省实际GDP
增长率与平均灯光亮度增长速率％
实际GDP增长率平均灯光亮地区度增长速率
1992—1997—2002—2007—(1992—
1997年2002年2007年2012年2012年)
黑龙江省122.6136.3595.3292.73007
吉林省103.786038125.02125.92006
辽宁省78.165236104.54122550.14
111
遥感信息2020年6期
表41992—2012年美国"锈带”各州实际GDP
增长率与平均灯光亮度增长速率%
实际GDP增长率平均灯光亮
度增长速率
1992—1997—2002—2007—（1992—
1997年2002年2007年2012年2012年）威斯康星州133221.8225.711132—0.15
伊利诺斯州100120351034397—0.07
印第安纳州136323.9424.991064—005
密歇根州1239203618241021—012
俄亥俄州101826.3123.721261—010
宾夕法尼亚州1015230727771432—024
纽约州100724.9824.311936—029
新泽西州122227.1022.41812—037
年份
图91992—2012年东北三省平均灯光亮度值
部增加至大于1992—1997年，而黑龙江省则没有回到之前的增长率。

总体来看，辽宁省的增长率变化最明显，由1992—1997年的78.16%增长至2007—2012年的122.55%，可见辽宁省发展处于优势。

1992—2012年，新泽西州、宾夕法尼亚州、俄亥俄州的平均灯光亮度值始终高于美国“锈带”的平均水平;伊利诺斯州、威斯康星州、密歇根州的平均灯光亮度值始终低于美国“锈带”的平均水平；纽约州—112—1992年平均灯光亮度值高于美国“锈带”平均水平,之后逐渐下降至低于美国“锈带”平均水平；印第安纳州1992年平均灯光亮度值低于美国“锈带”平均水平，之后逐渐上升至高于美国“锈带”平均水平。

俄亥俄州、印第安纳州、伊利诺斯州、密歇根州的平均灯光亮度值先增长后下降，其余各州的平均灯光亮度值变化趋势同美国“锈带”整体平均灯光亮度值变化趋势相同，始终在下降。

美国“锈带”各州的实际GDP增长率变化情况与平均灯光亮度值类似，变化幅度较小，全部都是逐渐增加再逐渐减少。

总体来看,伊利诺斯州和纽约州变化幅度最大,伊利诺斯州从1992—1997的10.01%减少至2007—2012的3.97%，纽约州从10.07%增加至19.36%，且在2007—2012年GDP增长率最大，由此可见纽约州与其他各州相比发展较好。

图4(a)〜图4(c)中，中国东北地区有非常大一部分是未照明区域,且照明区域分布过度集中，相反，图5(a)〜图5(c)中的美国“锈带”则大面积被照明区域覆盖。

这是因为美国是发达国家，其城市发展水平远胜于正处于发展中的中国，中国东北地区经过严重的工业增长停滞和衰退之后,其发展主要由3个省会城市和大庆、大连、鞍山等重要城市带动。

分别计算1992—2012年这6个城市的平均灯光亮度值与增长速率，如表5、图11所示。

大庆市的平均灯光亮度值最低，大连、长春、沈阳居中，鞍山和哈尔滨最高。

6个地区的平均灯光亮度值均逐渐增加，其中，大连、长春、沈阳、哈尔滨增长速率相对较高,而大庆和鞍山的增长速率较慢。

表5中国东北主要城市1992—2012年
平均灯光亮度增长速率%城市
平均灯光亮度增长速率
(1992—2012年)
大庆市032
大连市070
长春市083
沈阳市062
哈尔滨市065
鞍山市038
大庆和鞍山是东北地区著名的工业城市，然而在1992—2012年期间，这2个城市的增速十分缓慢甚至趋于平缓。

1992年，鞍山市的平均灯光亮度最大,0年之后，哈尔滨和长春的平均灯光亮度值反超，而且大连市和沈阳市的平均灯光亮度值也即将反超鞍山市。