精细粒度夜间地球观测与最优缓冲区耦合：面向移动行为的高质量户外夜间光暴露测量研究

研究人员针对如何准确测量人群户外人工夜间光暴露(ALAN)这一关键问题，通过耦合SDGSAT-1高分辨率夜间灯光数据与移动行为研究范式，创新性地提出基于最优缓冲区(70m)的暴露测量方法。研究采集香港940名参与者的GPS轨迹和健康数据，发现不同地理环境下ALAN暴露存在空间非平稳性，为环境健康研究提供了重要的方法学框架。

　　

在城市化快速发展的今天，夜间人工照明(Artificial Light at Night, ALAN)已成为不可或缺的公共设施。然而越来越多的研究表明，这种"不夜城"现象可能是一把双刃剑——既为夜间活动提供便利，又可能通过干扰人体昼夜节律对健康产生负面影响。但一个关键的科学难题始终困扰着研究人员：如何准确量化人群实际接触的ALAN水平？传统基于固定地址的测量方法无法反映人们日常活动中的动态暴露，而移动测量又面临着"地理背景不确定性问题(UGCoP)"的挑战——即如何确定最佳的空间尺度来准确捕捉环境暴露。

香港中文大学的研究团队在《Environmental Pollution》发表的最新研究中，给出了创新性的解决方案。该研究创造性地将中国自主研发的SDGSAT-1卫星10米分辨率夜间灯光数据与940名香港居民的高精度GPS活动轨迹相结合，通过系统测试10-100米不同缓冲区尺度下的ALAN暴露测量效果，首次在移动行为研究中验证了"最优缓冲区"框架的适用性。

研究采用了三项关键技术方法：(1)利用SDGSAT-1卫星的10米分辨率全色影像重建香港夜间灯光场，通过线性校准获得辐射亮度值；(2)通过GPS智能手机以1秒分辨率连续7天追踪参与者活动轨迹，经时空聚类算法去噪后形成分钟级精度的移动路径；(3)采用时空加权累积法计算不同缓冲区尺度(10-100m)下的ALAN暴露量，通过逻辑回归分析建立与自报健康状态的关联。

研究结果部分，"香港夜间景观的精细刻画"显示，SDGSAT-1数据成功捕获了香港新旧城区显著的ALAN差异：旧城区(如深水埗)平均亮度达325.32 nW·cm^-2·sr^-1，显著高于新界新市镇(如天水围210.78 nW·cm^-2·sr^-1)。"不同缓冲区尺度的ALAN暴露量"揭示了一个有趣现象：虽然单个位点的瞬时暴露随缓冲区增大而降低，但整条移动路径的总暴露量却呈现相反趋势，凸显了移动测量相比固定点监测的优势。

关键的"p值曲线分析"部分在沙田和天水围两个新市镇观察到了典型的U型曲线，最低点对应70米缓冲区，表明该尺度能最佳平衡遗漏误差(缓冲区过小遗漏相关暴露)和委托误差(缓冲区过大引入无关信号)。而在葵青区，仅能观察到U型曲线的右半段，暗示其最优缓冲区可能小于10米——这一发现凸显了空间非平稳性的影响：不同地理环境下需要差异化的测量尺度。

讨论部分强调了三个重要启示：方法学上证实了Liu等提出的最优缓冲区框架在移动行为研究中的普适性；实践层面指出ALAN健康效应具有显著的情境依赖性——天水围较弱的ALAN可能通过促进夜间锻炼改善健康，而沙田较强的ALAN则显示出扰乱昼夜节律的负面效应；技术层面展示了高分辨率地球观测数据与GIS空间分析技术的协同价值。

该研究的创新性在于首次将"最优缓冲区"理论从静态居住地研究拓展到动态移动行为领域，为环境暴露测量提供了重要的方法学基准。研究同时警示，忽视地理背景的差异性可能导致完全相反的研究结论——这一发现对全球正在开展的灯光污染健康效应研究具有普遍指导意义。未来研究可进一步探索不同人群活动模式对最优测量尺度的影响，以及开发融合遥感与便携式传感的多源验证方法。