基于夜间灯光数据的中国省域水足迹研究
基于夜间灯光数据的城市化研究进展
基于夜间灯光数据的城市化研究进展2019-09-19摘要：城市化研究是当今城市发展研究的热点之⼀，受到社会各界的⼴泛关注。
及时快速地获取城市化相关信息，⽆论对于城市的发展、城市化问题的研究，还是⼈与⾃然⽣态系统的相互作⽤研究都具有重要意义。
⽂章不仅对DMSP/OLS夜间灯光数据的来源及特点进⾏了说明，⽽且对于国内外利⽤DMSP/OLS夜间灯光数据在城市边界提取、城市化进程、城市化模式等⽅⾯的研究进⾏了概述。
⽂章还进⼀步指出夜间灯光数据应⽤范围不⼴泛，且主要集中在⼩尺度的城市化研究，中观和宏观尺度的研究相对较少，这也是今后夜间灯光数据⽤于城市化研究的⽅向之⼀。
关键词：夜间灯光数据；城市化；城市边界提取；城市化进程1引⾔城市化研究是⼀个涉及经济、⼈⼝、地域空间等诸多⽅⾯的复杂过程，由于各科学领域对城市化概念理解的不⼀，使得各学科对城市化过程进⾏测度的指标和⽅法差异较⼤，故不能全⾯、有效地反映城市化的性质和发展。
因此，构建⼀个能够综合、全⾯刻划城市化发展及其特性，并能快速获取且具有较⾼可⽐性的城市化⽔平测度指标已成为迫切需要解决的问题。
⽽DMSP/OLS夜间灯光数据为获取城市化信息提供了新的途径。
DMSP/OLS夜间灯光遥感数据来源于美国军事⽓象卫星Defence Meteorological Satellite Program（DMSP）搭载的Operational Linescan System（OLS）传感器，它为⼤尺度的城市研究提供了新的数据源。
DMSP/OLS传感器于70年代开始应⽤，其最⼤特点是可在夜间⼯作，且数据在夜间获取，不受光线阴影⼲扰，并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，使之明显区别于⿊暗的乡村背景，⽐较适合⼤尺度上城市化过程的动态监测。
⽽DMSP/OLS数据有两点优势：⼀是不依赖于⾼空间分辨率，因影像数据量⾮常⼩，且不到TM数据的1%，故对DMSP/OLS数据进⾏处理时更加简便；⼆是DMSP/OLS夜间灯光影像能反映综合性信息，它涵盖了交通道路、居民地等与⼈⼝、城市等因⼦分布密切相关的信息。
《遥感科学与技术专业论文任务书：基于夜晚灯光数据的人类活动强度空间变化研究1200字》
对大陆人类活动强度空间变化研究，运用遥感技术和夜晚灯光数据系统进行城市土地利用分类、变化提取和空间扩展检测等的研究，收集大陆人类活动强度空间变化遥感数据。可以实现夜晚灯光数据快速实时获取城市信息，确保广泛的同步监测，因而确保了数据的客观性和实效性，并且使得进行城镇化空间扩展的研究需求得到满足。与使用统计数据相比，遥感数据相比更客观、确定，不再缺乏空间信息等，根据大陆人类活动强度空间变化研究中遥感技术了解大陆的建设面临着人曰膨胀的压力，居住人均用地的需求持续増大。
[10] Zhao Naizhou, Currit Nate, Samson Eric. Net primary production and gross domestic product in China derived from
satellite imagery. Ecological Economics, 2011, 70(5): 921-928.
工作量
□大 □中 □小
难易度
□较难 □中等 □简单
论文（设计）目标
完善的大陆人类活动强度空间变化数据体系可以不断优化各个大陆人类活动强度空间变化数据的时空资源并强化区域大陆人类活动强度空间变化数据的集聚效应，切实推动区域可持续发展与大陆人类活动强度空间变化数据综合效益最大化。受惠于大陆人类活动强度空间变化数据因素流与大陆人类活动强度空间变化数据作用潜力的显著相关关系，节点体系研究可以准确测度大陆人类活动强度空间变化数据体系内部各个大陆人类活动强度空间变化数据之间的相互作用关系，又避免了功能体系研究所需矢量数据的难以获取与测算庞杂，而DMSP/OLS夜间灯光遥感数据可以综合地定量测度大陆人类活动强度空间变化数据地区人类活动的广度与强度。基于夜间灯光指数的引力模型定量测度中国341个大陆人类活动强度空间变化数据之间的相互作用关系，并通过二阶段聚类法综合分析其大陆人类活动强度空间变化数据体系等级结构与空间格局。
基于卫星夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟
基于卫星夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟作者：马忠玉肖宏伟来源：《中国人口·资源与环境》2017年第09期摘要中国能源统计数据“横向不可比，纵向不可加”现象依然突出，尤其是分省能源消费统计千差万别，给分省碳排放评估带来了较大困难，如何利用卫星遥感数据科学合理地估算中国分省碳排放是当前亟须研究的问题。
本文运用DMSP/OLS全球稳定夜间灯光数据，在通过相互校正、年内融合和年际间校正等系列处理得到中国分省稳定夜间灯光数据的基础上，首先分别构建中国分省稳定夜间灯光亮度DN值与人均碳排放和单位面积碳排放之间的时空地理加权回归模型，两个模型整体效果均较好，拟合优度分别高达96.74%和99.24%；其次运用稳定夜间灯光亮度DN值对分省人均碳排放和单位面积碳排放进行时空模拟；最后运用人口规模和土地面积对分省碳排放进行估算。
估算结果显示：①整体来看，2000—2013年年均碳排放模拟值与实际值6.3349×109 t较为接近，两个模型的相对误差均在0.5%以内。
②分年度来看，所有年份的相对误差均在5%以内，2006年分省加总碳排放模拟值与实际碳排放6.2036×109 t最为接近，绝对误差和相对误差均较小，两个模型模拟值的相对误差均为0.04%。
③分省域来看，2000—2013年年均碳排放模拟值与实际碳排放均非常接近，除海南和宁夏外，其余28个省区市的相对误差均在1%以内。
④分年度分省域来看，以2013年为例，40%省份的相对误差在2%以内，70%省份的相对误差在5%以内。
从整体、分年度、分省域、分年度分省域的估算结果来看，基于稳定夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟效果良好。
因此，运用卫星夜间灯光数据可以较为准确地对中国分省碳排放进行估算和预测，为卫星遥感影像数据服务分省碳排放监测和评估提供一种补充性参考。
关键词 DMSP/OLS夜间灯光数据；碳排放；时空地理加权回归；模拟中图分类号 F205文献标识码 A文章编号 1002-2104（2017）09-0143-08DOI：10.12062/cpre.20170502中国政府高度重视应对气候变化问题，向全世界负责任地承诺到2030年单位GDP碳排放比2005年下降60%—65%，2030年左右碳排放达峰，同时北京、广州、镇江等部分省市承诺2020年左右达峰，四川、海南、延安等多个省市承诺2030年左右达峰，这既是中国积极应对气候变化，承担合理国际责任的决心，也是中国彰显引领全球走绿色低碳发展道路的信心。
基于夜间灯光数据的城市化水平动态评价
摘 要 ：选 取 长 江 经济 带 为研 究 区域 ，以 ＤＭＳＰ—ＯＩ Ｓ夜 间 灯 光 数 据 为 遥 感 数 据 源 ，对 长 江 经 济 带 省 级 尺 度 城
市化 水 平进 行 了动 态 评 价 。首 先 ，提 取 １９９２～ ２０１２年 长 江 经 济 带 的 综合 灯 光 强 度 （Ｉ）和 建 成 区 面积 （ｓ），构
２ 研 究 区域
长 江 经 济 带 位 于 东 经 ９７。３６ ～ １２２ ９５ ，北 纬 ２１ ｏ１４ ～ ３５。１ ２ ，覆 盖 了 中 国江 苏 省 ，浙 江 省 ，安 徽 省 ，江 西 省 ， 湖 北 省 ，湖 南 省 ，四 川Ｉ省 ，贵 州 省 ，上 海 市 和 重 庆 市 等 ９ 省 ２市 ，面积 约 ２０５万 ｋｍ ，占 中 国陆 地 面 积 的 ２１．７ 。 具 备 丰 沛 的 水 资 源 ，矿 产 资 源 ，农 业 资 源 和 旅 游 资 源 ，开 发潜 力 巨 大 。２０１６年 ，长 江 经 济 带 人 口为 ０．５８亿 人 ，占 中 国人 口的 ４２．８ ，ＧＤＰ 为 ３３．３万 亿 元 ，占全 国 ＧＤＰ 的 ４３．１ Ｉ７ 。长 江 经济 带 全域 有 ２４７个 城 市 ，其 中城 市 人 口超 过 ５００万 的特 大 城 市有 ９个 ，超 过 １００万 的 大 城 市 有 ７７个 ，超 过 ５ｏ万 以上 的 中等 城 市 有 ３５个 ，５Ｏ万 以 下 的 小 城 市 有 １２６个 ，如 图 １所 示 。
传 统 的 城 市 化 水 平 的测 度 方 法 普 遍 认 为有 两 种 ：主 要 指 标 法 和 复 合 指 标 法 。 随着 遥 感 技 术 的 发 展 ，越 来 越 多 的学 者 开 始 了 ＤＭＳＰ／０Ｉ Ｓ夜 间 灯 光 数 据 的 探 索 。 城 市 化 信 息 提 取 方 面 ，国 内 陈 晋 ］，卓 莉 等 学 者 首 次 应 用 ＤＭＳＰ／ＯＬＳ夜 间 灯 光 数 据 构 造 了相 加 灯 光 指 数 ， 估 算 中 国省 际 城 市 化 水 平 。人 口估 算 方 面 ，曹 丽 琴 等 人 证 明灯 光 数 据 与 人 口有 密 切 关 系 。经 济方 面 ，潘 竞 虎 等 。 运 用 夜 间灯 光 数 据 对 全 国 县 区 的 贫 困 状 况 进 行 识 别 ，提 出 了 国 家 重 点 扶 贫 县 的调 整 建 议 。
基于夜间灯光数据的城市中心体系识别及特征研究——以武汉市为例
基于夜间灯光数据的城市中心体系识别及特征研究——以武汉市为例周婕，卢孟摘要:本文以武汉市为例，提出了利用遥感数据识别城市公共中心的方法。
基于2000、2005和2010年三个年份MODIS遥感影像、DMSP/OLS夜间灯光数据以及Landsat TM/ETM影像数据和统计年鉴数据，通过计算标准城市用地复合指数NUACI并采用核密度分析方法生成密度分布图；并对NUACI密度分布进行空间聚类和密度分级，识别不同年份城市公共中心等级和规模，分析2000-2010年武汉市城市公共中心体系演变规律。
结果显示：2000-2010年间武汉市城市公共中心体系由“单中心”向“多中心”结构演变，三镇发展并不均衡，受自然条件的制约，武汉城市公共中心的空间演变沿交通轴向扩展特征显著，总体呈现沿江纵向与垂江横向“十字型”发展格局。
关键词:夜间灯光数据，城市中心体系，识别方法，演变规律，武汉市城市中心是城市开展政治、经济、文化等公共活动的地域，是提升城市生活品质的重要空间载体。
城市中心承担了城市功能和运行的职能，不仅为广大市民提供了行政、商业、商务、文化、休闲等全方位服务，同时也是社会进步的标志。
随着经济社会的不断发展和市民生活水平的提高，社会公众对公共活动的需求也日益提高，使得城市逐渐衍生出具有不同职能、不同等级的城市中心。
诸多城市中心要素间通过相互作用及相互联系，按照一定的秩序和内部联系构成了城市中心体系，投射在城市地域上呈现出不同空间形态，是城市空间结构的核心组成部分和表现形式[1]。
从空间规划视角对城市中心体系进行研究具有十分重要的意义，不仅可以确立整体城市中心体系的等级规模和空间结构，促进合理城市空间形态的形成，战略性地引导城市空间的优化与发展，同时也可以为城市总体规划修编提供科学可信的依据。
1 城市中心体系概念对于城市中心的概念，不少工具词典及专业词典都有相应的阐述。
早期的研究偏向于从空间结构层面对城市中心进行定义，而近年来的研究则更为全面综合，对于城市中心的定义也更为多元复杂。
基于DMSP_OLS夜间灯光数据_省略_城市人口估算_以湖北省各县市为例_曹丽琴
基于DMSP /O LS 夜间灯光数据的城市人口估算———以湖北省各县市为例曹丽琴,李平湘,张良培(武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉430079)收稿日期:2008-03-19 修订日期:2008-06-16基金项目:国家“973计划”资助项目(2009CB723905),国家“863”计划课题项目(2007A A12Z148,2007AA12Z181)、国家自然科学基金项目(40771139,40523005)、“极地测绘科学国家测绘局重点实验”开放基金。
作者简介:曹丽琴(1981-),女,汉族,湖北天门人,博士研究生,研究方向为遥感应用及遥感图像处理。
E -m ail :caoliqin0823@摘要:城市人口数据是了解城市发展的重要因素,对研究城市环境等方面也有重要意义。
随着G IS 和遥感技术的发展,利用大面积、多时相的遥感数据研究城市人口的技术也日渐成熟。
本文借助遥感数据和G IS 手段分析2000年湖北省各县市DMSP /OLS 卫星的夜间灯光数据亮度值与各县市城镇人口之间的关系,建立相应的模型模拟湖北省2002年76个县市城区人口,其结果预测吻合度为98.94%,平均相对误差为10.95%,说明利用夜间灯光数据对城镇人口做短期的预测可以达到很好的效果。
关键词:遥感;夜间灯光数据;人口;预测中图分类号:T P 79,P208 文献标识码:A 文章编号:1000-3177(2009)101-0083-051 引 言城市人口信息直接影响其经济、社会的发展和资源的利用,正确的认识人口的分布和增长对提高人口素质、资源和环境的综合管理能力意义重大。
传统的由统计部门获得人口资料的方法需要消耗大量的人力、物力和时间,特别是对大范围的人口信息的统计困难较大。
GIS 和遥感技术的发展为人口信息的获取提供了新的途径。
美国军事气象卫星De -fense M eteoro logical Satellite Prog ram (DMSP )搭载的Operational Linescan Sy stem (OLS )传感器为大尺度的城市研究提供了一种新的数据获取手段,DMSP /OLS 传感器可在夜间工作,能够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,并使之明显区别于黑暗的乡村背景[1]。
基于水足迹理论的水资源可持续利用研究——以沿海缺水城市大连为例
基于水足迹理论的水资源可持续利用研究——以沿海缺水城市大连为例基于水足迹理论的水资源可持续利用研究——以沿海缺水城市大连为例一、引言水资源是人类社会生存和发展的基础，而水足迹理论是实现水资源可持续利用的重要工具。
沿海缺水城市大连作为中国现代化城市之一，面临水资源紧缺的问题。
本文旨在通过引入水足迹理论，探讨大连水资源的可持续利用方法与策略。
二、水足迹理论1. 概念与测算方法水足迹是对一个地区、一个国家或一个人产生直接和间接的淡水消耗的量进行统计和计量的指标。
根据研究对象的不同，水足迹可以分为蓝水足迹、绿水足迹和灰水足迹等。
测算水足迹需要考虑人均用水量、水资源分配情况、水污染排放等因素。
2. 水足迹理论在水资源可持续利用中的应用水足迹理论可以用于评估水资源利用的可持续性和效率，帮助制定合理的水资源管理政策和措施。
通过分析水足迹，可以发现水使用的瓶颈和问题，推动水资源的节约与保护。
三、大连水资源现状分析1. 水资源供给情况大连地处沿海地区，淡水资源供给相对有限。
城市用水主要依赖外部引水和海水淡化处理。
但外部供水的可靠性存在问题，海水淡化处理技术成本较高。
2. 水资源使用情况大连人口众多，工业生产与城市化程度高。
人口快速增长和经济发展对水资源需求量增加。
尽管政府采取了一系列措施促进水资源节约，但个人和企业对水的消费观念仍需改进。
四、大连水资源可持续利用策略1. 提高供水可靠性大连可通过构建多元化的水资源供应体系，包括引水、海水淡化和水循环利用等方式，提高供水可靠性。
2. 加强水资源管理政府应建立完善的水资源管理机制和法规，促进水资源的合理配置与利用。
提高水费标准，引导个人和企业节约用水，并采用激励政策鼓励节水技术的研发和应用。
3. 淡化海水利用随着海水淡化技术的发展和成本的下降，大连可考虑扩大海水淡化处理项目，增加可用水量。
4. 推广水循环利用通过建设雨水集中利用系统、生活污水处理改造和工业用水循环利用等措施，提高水资源的综合利用效率。
夜间灯光数据在我国自然保护区人类活动监测中应用的思考
夜间灯光数据在我国自然保护区人类活动监测中应用的思考陈妍1,2，李双成1（1.北京大学城市与环境学院，北京 100871；2.环境保护部卫星环境应用中心，北京 100094）摘要：夜间灯光数据的应用一直以来都在围绕人类活动展开；同时，我国自然保护区工作的人类活动监测早已引入遥感手段。
单从夜间灯光数据的观测特点与自然保护区人类活动的监测需求非常契合这一点来看，夜间灯光数据在自然保护区人类活动监测中应该具有一定的使用价值。
本文以DMSP/OLS数据为例，对其在自然保护区人类活动监测中的应用前景进行预测，同时指出其存在的问题，并提出可行的解决办法和应用方法。
关键词：夜间灯光数据；DMSP/OLS；自然保护区；人类活动中图分类号：X87 文献标识码：A 文章编号：2095-672X(2018)05-0146-02DOI:10.16647/15-1369/X.2018.05.086The application of nighttime light data in the monitoring of human activities in nature reserves of ChinaChen Yan 1,2, Li Shuangcheng 1(1.School of Urban and Environmental Sciences, Peking University, Beijing 100871,China;2. Center for Satellite Environmental Applications, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100094,China)Abstract: The application of nighttime lighting data has always been centered on human activities. At the same time, monitoring of human activities in China’s nature reserves has long been the introduction of remote sensing methods. From the point of view that the observational characteristics of nighttime light data are in good agreement with the needs of human activities monitoring in nature reserves, nighttime lighting data should have a certain value in the monitoring of human activities in nature reserves. This article will use the DMSP/OLS data as an example to predict the application of the DMSP/OLS in the monitoring of human activities in the nature reserve. At the same time, it also points out deficiencies and proposes possible solutions and application methods.Keywords:Nighttime lighting data;DMSP/OLS;Nature reserves;Human activities夜间灯光数据最初的设计是以捕捉地球上夜晚灯光数据为主要职责，目的是气象应用；然而随着人类社会的发展，人口聚集、城市扩张、经济飞速增长等社会现象在夜间灯光影像上得到了明确的表达——地球越来越多的地方被灯光笼罩，黑暗的区域越来越少，我们的地球正变得越来越明亮。
基于npp-viirs夜间灯光的洪水灾害损失评估
本研究对浙江省杭嘉湖平原的人口和GDP展
布进行建模，进行人口和GDP格网化展布及淹没 损失评估研究。 1.1.2 地区经济统计数据
研究区域的社会经济数据来自《中国县域统计 年鉴》⑷。 1.1.3 土地利用数据
利用中国科学院资源环境科学网站上对外公开 免费下载的最新遥感影像数据⑸，采用遥感影像解 译软件，利用不同的下垫面情况的光谱反射波长不 同的现象，图像数据中的像素被划分为与反射波长 相对应的土地使用类型，提取生成杭嘉湖平原地区 的用地类型分布图。 1.1.4 夜间灯光影像及噪声去除
一种基于NDBI的城市夜间灯光数据去饱和方法[发明专利]
![一种基于NDBI的城市夜间灯光数据去饱和方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/057fcb3f854769eae009581b6bd97f192279bfb1.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810037550.9(22)申请日 2018.01.16(71)申请人 中国科学院遥感与数字地球研究所地址 100101 北京市朝阳区大屯路甲20号北中科院遥感地球所申请人 南昌大学(72)发明人 占玉林 盛明强 顾行发 余涛 魏香琴 王春梅 李娟 (51)Int.Cl.G06T 5/00(2006.01)(54)发明名称一种基于NDBI的城市夜间灯光数据去饱和方法(57)摘要本发明公开了一种基于NDBI的城市夜间灯光数据去饱和方法，步骤如下：步骤1）获取稳定灯光数据产品NTL ，将该产品的空间分辨率重采样至500m，并对重采样后的数据进行归一化处理，得到NTL norm ；步骤2）获取NTL 相同年份（4月-9月期间）的MODIS MCD43A4产品，并计算得到NDBI 时间序列；步骤3）基于NDBI 时间序列计算每个像元的均值，得到NDBI mean ，并对NDBI mean 进行归一化，得到NDBI norm ；步骤4）将归一化的灯光数据NTL norm 与NDBI norm 相乘得到基于NDBI修正的灯光指数BANTLI(NDBI Adjusted Night TimeLight)。
权利要求书1页 说明书3页 附图4页CN 108109127 A 2018.06.01C N 108109127A1.一种基于NDBI的城市夜间灯光数据去饱和方法，该方法包括如下步骤：步骤1）获取稳定灯光数据产品NTL ，将该产品的空间分辨率重采样至500m，并对重采样后的数据进行归一化处理，得到NTL norm ；归一化处理是将稳定灯光数据NTL的DN值除以63, 公式为NTL norm =DN/63；步骤2）获取NTL 相同年份（4月-9月期间）的MODIS MCD43A4产品，并计算得到NDBI 时间序列；NDBI的计算公式为NDBI=(B7-B2)/(B7+B2)，式中B2和B7分别为MCD43A4产品的第2和第7波段；采用4月-9月期间的MCD43A4产品获取NDBI是为了消除城市地面积雪的影响；步骤3）基于NDBI 时间序列计算每个像元的均值，得到NDBI mean ，并对NDBI mean 进行归一化，得到NDBI n o rm ；NDBI时间序列均值的计算公式为；NDBI mean 归一化的计算公式为NDBI norm =(DN i - DN min )/( DN max - DN min )，式中DN i 为NDBI mean 中任一像元的DN 值，DN max 和DN min 分别代表其最大值和最小值;步骤4）将归一化的灯光数据NTL norm 与NDBI norm 相乘得到基于NDBI修正的灯光指数BANTLI (NDBI Adjusted Night Time Light)。
基于夜间灯光数据的中国省域GDP数据质量评估
realgdp
589 141.15 116.60 18.14 103.19 667.67
K
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L
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industry02 589
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0.61
industry03 589
0.39
0.07
0.25
①考虑到国家实际 GDP 增长率和各省加总的实际 GDP 增长率的差距，要大于国家名义 GDP 增长率和各省加总的名义 GDP 增长率的差距，所以国家实际 GDP 增长率的计算可以采用各省加总的名义 GDP 增长率除以国家平减指数。本文在进行回归时采用人均实际 GDP 数值（realgdp），而在进行稳健性检验时采用人均名 义 GDP（gdp）。
是能够较好衡量经济发展水平的相关指标，毋庸置疑，人
均 GDP 必然是重要的解释变量之一①。 虽然克强指数一
直被认为能够较客观地反映经济的增长状况，但实际上
克强指数也存在一定缺陷。首先，电力消费量相对工业
用电量能够更加全面地反映我国各地区的能源消耗；其
次，考虑公路、水运、铁路、空运等多种运输方式的货运量
包含年份与 1995 年城镇化率的交互项
其中，y 为经济变量指标，κ 为个体效应（省份效应），
λ 为时间效应，ϵ 为误差项，c 为全部的控制变量，ω 为全
部控制变量对应的系数，i 代表省份，t 代表年份。
夜间灯光数据虽然经过了校正，但夜间探测技术的改
变仍然会在不同的地方产生不同的效果，因此可通过改变
中国省级行政边界处的非连续增长——基于DMSP／OLS夜间灯光数据的实证研究
作者： 崔兆财;周向红
作者机构： 同济大学经济与管理学院,上海200092
出版物刊名： 经济问题探索
页码： 9-17页
年卷期： 2018年 第4期
主题词： DMSP／OLS;非连续增长;断点回归;省级行政边界
摘要：伴随着全球化和区域一体化进程的加快，区域边界研究日益增多。
国外近5年研究聚焦跨国贸易和区域一体化，国内学者多应用趋同分析、垄断竞争和重力模型对国家和省际层面展开探讨。
依赖于宏观统计数据，研究的主题也不断扩展至市场分割、区域一体化、次区域合作等方面；不过研究尺度尚未扩展到区域边界周边地区。
文章利用1993--2013年DMSP／OLS 夜间灯光卫星数据和断点回归方法，将研究的视角置于省际边界40千米范围内，对中国省级行政边界处的经济增长非连续性现象进行了研究。
研究结果发现经济增长在中国省界两侧具有明显的差异性。
同时影响机制分析显示以道路面积和平均受教育程度衡量的交通基础设施和人力资本对省界处的经济增长差异具有显著影响；而市场化指数和方言指标则影响不显著。
行政边界不仅是是管辖区域的边界，更是不同政策空间集合的边界；本文的研究不仅在方法上有所拓展和丰富，也具有一定现实解释性。
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基于夜间灯光数据的中国省域水足迹研究作者：曹亭婷彭博来源：《科学与财富》2020年第03期摘要：水足迹可以用来衡量一个地区或群体对水资源的实际消耗量，但由于计算所需的数据众多且来源不一导致计算步骤繁琐。
本文旨在探寻各省市水足迹数据与遥感空间数据之间的关系，以期利用连续易得的遥感数据估算出各地不同年份的水足迹。
本文建立了区域消费水足迹的计算模型，计算出我国31省市连续8年的消费水足迹。
并根据DMSP/OLS夜间灯光数据，提取出同时期各省市的城市照亮区面积。
分析两组数据可得，数据间呈现幂相关性且相关性准确程度与经济发展和城镇化率匹配程度有关。
关键词：水足迹;DMSP/OLS夜间灯光数据;城市照亮区面积;相关性分析;幂相关1引言水资源是人类生存不可或缺的自然资源，它具有自然资源数量有限、分布不均衡的特征，为了实现水资源的合理利用和可持续发展，我们需要定量的对各区域的水资源进行管理和调配。
除了国家对实体水进行重分配的调水工程，区域间的虚拟水流通和贸易也同等重要。
因此2002年首次提出了水足迹的概念，水足迹是指提供人类消费的产品和服务过程中所消耗和污染的全部淡水资源量。
研究一个地区的水足迹结合该地区的用水信息可以计算出该地区的纯虚拟水，即该地区是属于虚拟水的流出方还是流入方。
纯虚拟水[1-5]数据结合实体虚拟水的贸易情况帮我们全面了解了地区的水资源使用情况，方便缓解干旱地区水资源缺乏的现状。
我国从南到北跨三个温度带，领土从沿海延伸到内陆，幅员广阔，气候差异十分大。
且大部分地区受季风影响，导致了我国水资源时空分布的极不均衡。
因此，研究我国省域间的水足迹对我国水资源的合理利用具有重大的意义。
但是目前水足迹的计算过程繁琐，数据难得，使得水足迹的计算耗费大量人力物力。
所以水足迹计算的简化具有重要意义。
本文意图通过利用遥感栅格数据提取的城市照亮区面积来简化水足迹的计算，即验证空间数据与水足迹数据之间的相关性。
2数据处理2.1水足迹数据水足迹是水资源消耗的一种综合评价指标，其中不仅包括生产生活中的直接用水，更包括了生产生活中的虚拟用水。
一个产品的水足迹指的是生产该产品的从无到有整个生产链中所消耗的水的总和，即包括生产原料所消耗的水。
2009年水足迹网络WPN（Water Foodprint Network）制定了水足迹评价的国际标准随即正式出版了《水足迹的评价手册》[6]，它阐述了水足迹评价的步骤。
一个地区或国家的水足迹包括生产该地区或国家居民消费的产品或服务所直接和间接利用的水资源总量.一般可以通过两种计算方法计算[6-8]，自上而下法和自下而上法。
本文采取第二种方法，自下而上法。
自下而上法是基于消费者群体的水足迹计算方法，是将国家或地区全体消费者的直接和间接水足迹相加，即WF=WFdir+WFindir直接水足迹（WFdir）是指消费者生活中直接消耗和污染的水量，本文的直接水足迹数据来自于统计数据中的城镇和农村居民用水。
间接水足迹（WFindir）是指与消费者消费的全部商品和服务有关的水资源消耗量和污染量。
消费者间接用水量等于本地居民消费的全部产品的量乘以单位产品水足迹，即：其中C（p）为本国消费者消费的产品p量，WF2（p）为产品p的水足迹，本地消费的产品p有产自本地和产自异地的，我们进行核算的时候要加以区分，分别计算不同产地的产品，或者计算出产品p的平均水足迹用以核算。
某地区消费的产品p的平均水足迹计算公式为即假设为出口的产品由区内生产而进口产品则由出口地区生产本文将消费者的间接用水分为农产品水足迹，畜类产品水足迹和工业水足迹。
1.农产品水足迹对于农产品水足迹的计算，采用了标准彭曼公式，计算了各省市多个地区11种耗水最多的主要作物需水量，分别按照面积加权加以调整调整，得到多种初级作物的产品水足迹。
通过初级作物加工得到的加工产品水足迹则取决于生产过程中初级作物的投入比例，一般根据初级产品投入的重量比例进行加权。
另外还要考虑加工产品的加工转化效率。
根据生产过程，考虑终产品加工转化率和面积作物产量，最终得到各种最终产品的虚拟水含量。
2.畜类产品水足迹畜类产品的产品水足迹主要取决于动物的种类、成长的自然地理环境（气候条件）和饲养结构计算相对比较复杂。
畜类产品水足迹定义为动物从出生到其生命结束的生命周期内动物生存生长所需要的水资源总量。
要考虑饮用水，饲料所含的虚拟水以及饲舍清洁消耗水资源总量等。
饲料所含虚拟水按照加工产品水足迹可以计算出来。
总体来说计算繁琐，本文采用国际虚拟水研究中中国动物虚拟水方面的研究成果。
Chapagain等根据联合国粮食和农业组织和世界貿易组织所提供的数据资料，共对全球100多个国家的单位动物产品水足迹进行估算，其中包括中国的估算成果。
3.工业水足迹工业品属于耐用品，使用周期长，不利于按年计算虚拟水，且工业品的生产工艺十分复杂，不同的加工工艺和流程也会导致耗水量的很大差异，因此工业品的产品水足迹计算过程十分复。
结合多方面原因，本文对工业品产品水足迹采取估量的方式，根据荷兰国际水力和环境工程研究所的估计，全球各国之间的虚拟水贸易90%都体现农畜产品的虚拟水贸易中在农作物产品的贸易中，只有10%体现在工业产品的虚拟水贸易中，此外根据日本研究组对日本虚拟水消费情况的研究，日本居民消费的工业品虚拟水消费量不到农畜产品虚拟水消耗的10%。
结合中国各地的农业工业实际用水及全国的箱费结构来看，本文我们对城镇和乡村工业虚拟水计算分开进行，城镇工业虚拟水消费量取当年城镇农畜产品虚拟水消费量的6%。
乡村工业虚拟水消费取当年乡村农畜产品虚拟水消费量的3.5%。
2.2灯光数据的处理本文采用的是DMSP/OLS夜间灯光数据，使用该数据提取城市照亮区面积，即选取合适的阈值，利用DN值进行栅格计算，得到城市照亮区面积。
阈值提取方法[9-14]主要有4类：1）经验阈值法，2）统计数据比较法，3）突变检测法，4）较高分辨率影像数据空间比较法。
本文采取的是与政府发布的官方数据进行比较的统计数据比较法。
统计数据比较法主要基于两个基本假设：一是DMSP/OLS遥感图像具有一定的连续性，即上一年在图像上反映为城市建成区的地区，在下一年的遥感图像也会反映为城市建成区。
二是用不同分割阈值提取出来的城市建成区面积与政府发布官方统计数据比较，最为相近的分割阈值作为最佳分割阈值。
本文首先根据实际情况设定一定的阈值范围，再利用二分法进行处理，尝试不同的阈值知道寻找到最佳阈值。
3计算结果本文计算处理了全国除香港特别行政区，澳门特别行政区和台湾省之外的31个省市2005-2012年的连续水足迹和城市照亮区面积数据。
水足迹2005-2012年的数据总和分别为7285.56，7279.37，7211.94，7364.11，7367.13，7393.28，7556.26和7580.07億立方米，与国内前人计算所得的地区水足迹相比略小100-200亿立方米，而各省相差均不足百分之五。
究其原因，是因为本文计算的是消费水足迹，未计算所在地区灰水足迹，即污染水足迹。
以2010年数据为例，地区水足迹和照亮区面积最大的三个省市分别为广东省，江苏省和四川省，数据最小的三个省市分别为西藏自治区，青海省和宁夏回族自治区，且水足迹数据较大的省市对应的照亮区面积也较大，2010年地区水足迹和照亮区面积具体见图3.1全国各省市2010年消费水足迹柱状图和图3.2全国各省市2010年照亮区面积柱状图。
由此可见，两组数据存在较强的正相关关系。
将处理所得的两组数据进行相关性分析，分别做线性，对数，幂，指数等数据相关性处理，二次多项式回归的R2为0.7496，对数回归的R2为0.5563，指数回归的R2为0.6102，线性回归的R2为0.7415，而幂回归的R2为0.8113，因而数据之间具有很好的幂相关性，248对数据散点图见图3.3各省分年度水足迹与建成区面积散点图，图中曲线为趋势线，趋势线上方的数据点代表的意义是城市照亮区面积相比于其水足迹数据较大或者水足迹数据相比于其城市照亮区面积较小，即城市化程度与水足迹两组数据的匹配程度。
由数据分析我们得出，相关性较好的几个省市分别为上海、北京、天津和江苏这几个省市，而2018年全国经济分析报告指出，当年我国目前经济发展和城镇化率匹配程度最高的几个省市是上海、北京、天津、广东和江苏，这与本文识别出来的几个省市除了广东极为一致。
由此可见，两组数据的相关性准确程度与经济发展和城镇化率匹配程度有很大的关联，进一步精细化构建模型时，需加入经济发展指标和城镇化指标。
此外，广东省作为我国进出口大省，其水足迹的计算从消费端计算会存在一定误差。
因为农畜产品只计算了其中统计较大的11种产品，对于进出口大省来说，消费品种类繁多，存在统计不足的现象，其直接导致的就是消费水足迹的计算较小。
因此，下一步研究也需将各省市进出口情况纳入考量。
4结论1. 全国各省市水足迹和照亮区面积呈现出幂相关性。
2. 全国各省市水足迹和照亮区面积的相关性准确程度与经济发展和城镇化率匹配程度有很大的关联，进一步精细化构建模型时，需加入经济发展指标和城镇化指标。
3.各省市的进出口情况对两组数据的相关性准确程度也有一定的影响，下一步研究也需将各省市进出口情况纳入考量，以期减小误差。
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