夜光遥感十年挑战：多源传感器融合推动可持续发展目标监测新范式

针对夜光遥感中云掩膜缺失、小时级动态监测、多源数据融合、蓝光辐射估算及发射各向异性五大挑战，以色列耶路撒冷希伯来大学Noam Levin团队系统评估了TESS-4C、LANcube、SDGSAT-1和VIIRS/DNB等空地协同观测技术，创新性提出热红外辅助云检测、多时相卫星数据融合、无人机全景成像等技术方案，为联合国SDG 7.1（可持续能源）和SDG 11.1（宜居城市）评估提供新方法，成果发表于《Remote Sensing of Environment》。

　　

随着城市化进程加速，夜间人造光（Artificial Light at Night, ALAN）已成为监测人类活动和评估联合国可持续发展目标（SDGs）的重要指标。然而，夜光遥感领域长期面临五大技术瓶颈：云层干扰导致数据缺失、小时级动态变化难以捕捉、多源卫星数据融合困难、蓝光辐射定量评估不足以及光发射各向异性特征不明。这些问题严重制约了夜光数据在能源管理（SDG 7.1）、城市可持续发展（SDG 11.1）和光污染评估中的应用。

为突破这些限制，研究人员开展了一项系统性研究，创新性地整合了地面传感器、无人机和卫星的多维度观测能力。通过TESS-4C和LANcube地面光度计、搭载热红外光谱仪的SDGSAT-1卫星（10-40米分辨率）以及VIIRS/DNB（740米分辨率）等多源数据，构建了空地协同观测体系。关键技术包括：热红外波段辅助云检测算法、多时相卫星数据时空融合模型、无人机360°全景成像系统，以及基于SVC-HR1024光谱仪的LED/HPS光源特征解析。

研究结果方面：

1. 云掩膜挑战：通过SDGSAT-1同步获取的热红外影像，开发了阈值分割云检测算法，证明热波段可将城市区域云污染误判率降低60%，为未来夜光卫星任务提供了必备技术方案。
2. 小时级动态监测：利用LANcube移动测量和网络摄像头数据，首次量化了耶路撒冷体育场（亮度下降72%）、商业区（23:00后关闭）与正统犹太社区（节日期间亮度降低40%）的夜间光动态特征。
3. 多源数据融合：融合SDGSAT-1（21:30过境）和VIIRS（01:30过境）数据，揭示了法国乡村地区因能源危机实施的"午夜熄灯"政策，使2023年路灯亮度较2021年下降500%。
4. 蓝光辐射评估：通过SVC-HR1024光谱测量发现，LED光源蓝光波段（400-500nm）辐射占比达30.6%，远超高压钠灯（5.5%），但卫星观测因大气散射仅能捕获不到10%的蓝光信号。
5. 各向异性表征：采用DJI Mavic无人机150米高度全景成像，证明建筑物遮挡会使倾斜观测角度下的道路反光亮度降低35%，揭示了VIIRS BRDF校正模型的城市适用性局限。

该研究开创性地提出了夜光遥感"全链条"解决方案：从光源发射（地面光谱测量）、大气传输（散射模型）到空间观测（多卫星协同）。其重要意义在于：① 为SDGSAT-2（6波段）等新一代卫星设计了热红外-可见光联合观测范式；② 通过LANcube-TESS-4C协同标定，建立了首套地面-卫星蓝光辐射转换模型；③ 无人机全景成像技术为城市光污染三维建模提供了新工具。这些进展使夜光遥感从单纯的"亮度监测"迈向"光源特性解析"的新阶段，为全球夜间环境保护政策制定提供了科学基准。论文提出的多传感器融合框架，已被国际黑暗天空协会（IDA）采纳为2025-2035年光污染评估的标准方法之一。