[发明专利]一种夜间灯光数据校正和非普查年份人口空间格网化方法

说明书

本发明公开了一种夜间灯光数据校正和非普查年份人口空间格网化方法，该方法包括如下步骤：步骤1)基于美国国防气象卫星计划线扫描传感器(Defense Meteorological Satellite Program’s Operational Linescan System，DMSP_OLS)获取的夜间灯光数据(Nighttime Light Time‑series，NLT)，构建灯光饱和及溢出校正模型，获得校正后的NLT数据；步骤2)基于人口普查数据和普查年份校正后的NLT数据，构建普查年份的人口空间化格网化模型，得到普查年份的人口空间格网数据；步骤3)基于普查年份的人口空间格网数据和普查年份校正后NLT数据，构建“人口‑像素值”密度模型，并利用匀速人口增长模型、非匀速人口增长模型和非普查年份校正后的NLT数据得到非普查年份的人口空间格网数据。

技术领域

本发明涉及夜间灯光数据处理和人口空间格网化领域，尤其涉及一种基于植被、水体和不透水面分布的夜间灯光数据饱和性和溢出性校正及非普查年份(如：2005年)人口空间格网化的方法。

背景技术

利用遥感手段掌握人口空间分布及动态，可以为相关部门进行城市规划、人口调控提供科学的理论依据，有助于为资源利用和环境保护提供客观的参考数据。各国目前相对权威、可靠的人口空间分布数据来源主要是以10年为间隔开展的全国人口普查。然而，这类数据受到行政边界的限制，只能获取各行政单位的总人口数和平均人口密度，无法反应行政边界内部人口分布的空间异质性。目前，利用美国国防气象卫星计划搭载的线扫描系统获取的夜间灯光数据(Nighttime Lights Time-series Image,NLT)进行人口空间格网化工作，已经成为一种重要手段。

NLT数据具有获取方便、覆盖面积广的特点，且被多数实验证明其亮度信息与人类居住、活动等范围高度相关，已被国内外学者广泛应用于人口空间格网化研究。然而，利用NLT数据进行人口空间格网化研究时依然存在一些亟待解决的问题，例如：(1)NLT数据由于缺乏星上定标，存在灯光饱和及溢出等问题，具体表现为影像上灯光的亮度和范围远大于人口的实际分布和活动范围，因而影响人口空间格网结果的准确性。部分学者通过实验证明了不透水面分布与人口分布关系密切。然而，目前很多用于NLT数据校正的模型只考虑到了植被或水体的分布对人口分布的影响，忽略了不透水面分布信息。(2)人口空间格网化工作的目的是将普查数据分配到格网尺度，如1km²。因此，多数研究只实现了人口普查年份(如：中国的1990、2000和2010年)的人口空间格网化，在非普查年份(如：中国的1991-1999年、2001-2009年)实施人口空间格网化的工作难度较大且相对缺乏。

考虑到以上问题，本发明以中国的珠江三角洲城市群为例，利用NLT数据，研发了一种基于植被、水体和不透水面的综合信息的夜间灯光校正方法和一种实现非普查年份人口空间格网化的方法。

发明内容

本发明提供一种夜间灯光数据校正和非普查年份人口空间格网化方法，可以获得更加真实的夜间灯光信息，同时，利用更加真实的夜间灯光信息进行普查年份和非普查年份的人口空间格网化，能够得到更加真实的人口分布信息，也有助于获取高频次、多时相、精细尺度的人口分布数据。

本发明的目的通过以下技术步骤实现：

1.一种夜间灯光数据校正和非普查年份人口空间格网化方法，包括如下步骤：

步骤1)基于中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution ImagingSpectroradiometer，MODIS)获取的MOD09A2产品进行多波段提取，得到绿光波段(GreenBand)、红光波段(Red Band)、近红外波段(Near-infrared Red Band，NIR Band)和短波红外波段(Short-wave Infrared Red Band,SWIR Band)；