[发明专利]一种基于夜间灯光影像的能源碳排放量遥感估算方法

摘要

本发明提供了一种基于夜间灯光影像的能源碳排放量遥感估算方法，其包括以下步骤：步骤1、基于夜间灯光影像提取城市建设用地；步骤2、基于夜间灯光影像模拟能源碳排放量；其中，步骤1包括：步骤11、识别建设用地和非建设用地的过渡带；步骤12、提取过渡带以外的建设用地；步骤13、提取过渡带内包含的建设用地；步骤14、得到全部的建设用地；步骤2包括：步骤21、提取待测地区全部建设用地范围内的夜间灯光数据总值；步骤22、划分多个主导产业类型；步骤23、构建不同主导产业类型的能源碳排放量反演模型。本发明通过建立能源碳排放量模型，根据夜间灯光影像以及不同主导产业类型即可对任意地区的能源碳排放量进行预测。 1

主权项

1.一种基于夜间灯光影像的能源碳排放量遥感估算方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、基于DMSP/OLS夜间灯光影像提取城市建设用地；

步骤2、基于DMSP/OLS夜间灯光影像模拟能源碳的排放量；

其中，步骤1包括：

步骤11、利用ArcGIS软件对DMSP/OLS夜间灯光影像做3×3单元格最大值邻域分析和3×3单元格最小值邻域分析，并将获取的3×3单元格最大值邻域的斑块面积与3×3单元格最小值邻域的斑块面积相减得到差值DN1，以差值DN1>8为阈值，识别建设用地和非建设用地的过渡带；

步骤12、根据过渡带外建设用地的DMSP/OLS夜间灯光数值大于邻近非建设用地的DMSP/OLS夜间灯光数值，提取过渡带以外的其他建设用地；

步骤13、利用ArcGIS软件对DMSP/OLS夜间灯光影像做5×5单元格最小值邻域分析和3×3单元格最小值邻域分析，并将获取的5×5单元格最小值邻域的斑块面积与3×3单元格最小值邻域的斑块面积相减得到差值DN2，以差值DN2<‑7为阈值，提取过渡带内包含的建设用地；

步骤14、叠加过渡带以外的其他建设用地和过地带内包含的建设用地，得到全部的建设用地；

步骤2包括：

步骤21、提取待测地区全部建设用地范围内的夜间灯光数据；

步骤22、划分多个主导产业类型，并根据待测地区主导产业类型，将待测地区进行分类；

步骤23、不同主导产业类型选取代表城市若干个，利用线性或非线性拟合的方法，模拟不同主导产业类型代表城市的夜间灯光总值SDN与基于统计数据计量的能源CO₂排放量C的拟合量化关系，构建不同主导产业类型的能源碳排放量反演模型；

步骤24、根据步骤21获取的待测地区全部建设用地范围内的夜间灯光数据以及步骤23中构建的符合该待测地区主导产业类型的能源碳排放量反演模型估算出该待测地区的能源CO₂排放量C的模拟量；

所述步骤22中以轻工业和重工业的比重A的大小，将主导产业类型划分为轻工业类型、略重工业类型、轻度重工业类型、中度重工业类型、重度重工业类型以及极度重工业类型，其中轻工业类型的比重A大于1，略重工业类型的比重A＝(0.5,1]、轻度重工业类型的比重A＝(0.4,0.5]、中度重工业类型的比重A＝(0.3,0.4]、重度重工业类型的比重A＝[0.2,0.3]以及极度重工业类型的比重A小于0.2。

2.根据权利要求1所述的基于夜间灯光影像的能源碳排放量遥感估算方法，其特征在于，所述步骤21中提取待测地区全部建设用地范围内的夜间灯光数据的方法是：根据步骤14提取待测地区的建设用地范围，并以该范围对该待测地区的DMSP/OLS夜间灯光影像进行切割，统计该待测地区的建设用地范围内的夜间灯光总值。

3.根据权利要求1所述的基于夜间灯光影像的能源碳排放量遥感估算方法，其特征在于，所述步骤23的实现方法为：

对每个主导产业类型均选取若干个代表城市作为特定地区，所述特定地区具有已知夜间灯光总值SDN和能源CO₂排放量C统计值，将每个主导产业类型对应的特定地区的已知夜间灯光总值SDN以及能源CO₂排放量C统计值放入MATLAB软件中通过线性或非线性拟合的方式进行拟合，构建每个主导产业类型的特定地区的能源碳排放量反演模型。

4.根据权利要求3所述的基于夜间灯光影像的能源碳排放量遥感估算方法，其特征在于，所述步骤23中的能源碳排放量反演模型分别为：

轻工业类型：C＝0.0353×SDN+503.96；

略重工业类型：C＝0.0317×SDN+2338.5；

轻度重工业类型：C＝6620.21×ln(SDN)+67180；

中度重工业类型：C＝‑3×10^‑8×SDN²+0.0572×SDN‑373.89；

重度重工业类型：C＝‑1×10^‑8×SDN²+0.0672×SDN‑640.53；

极度重工业类型：C＝‑2×10^‑8×SDN²+0.0421×SDN+1446。

5.根据权利要求1所述的基于夜间灯光影像的能源碳排放量遥感估算方法，其特征在于，所述步骤2还包括以下步骤：

步骤25、获取部分地区的能源CO₂排放量的实际统计量，将该实际统计量与所述部分地区对应主导产业类型的能源碳排放量反演模型估算的能源CO₂排放量的模拟量进行比对，以验证所述能源碳排放量反演模型的可靠性。