面积一致性聚合SDGSAT-1夜间灯光数据:用于跨城市人口估算的辐射通量框架

《Sensors》:Area-Consistent Aggregation of SDGSAT-1 Nighttime Light Data: A Radiant Flux Framework for Cross-City Population Estimation

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月07日 来源:Sensors 4.0

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  夜间灯光(Nighttime Light, NTL)数据被广泛用于监测城市发展、经济活动与人口分布,为社会经济分析和可持续发展规划提供支持。SDGSAT-1 NTL数据凭借其多波段和高分辨率特点,已成为研究人类活动模式的重要来源。然而,在地理网格上直接对辐亮度

  
夜间灯光(Nighttime Light, NTL)数据被广泛用于监测城市发展、经济活动与人口分布,为社会经济分析和可持续发展规划提供支持。SDGSAT-1 NTL数据凭借其多波段和高分辨率特点,已成为研究人类活动模式的重要来源。然而,在地理网格上直接对辐亮度值求和,假设所有网格单元贡献相等,而忽略了每个网格单元所代表的地面面积差异。因此,区域夜间灯光总量可能被系统性扭曲,尤其在像元面积差异显著的跨纬度分析中。为解决这一聚合问题,本研究提出了一种具有明确物理意义的面积加权框架,通过计入每个网格单元所代表的实际地表面积,将SDGSAT-1辐亮度转换为辐射通量。该框架利用北半球跨越不同纬度和发展水平的25个城市进行验证。结果表明,辐射通量模型能够捕获总发射功率,在人口估算方面的表现优于基于辐亮度的聚合方法(一种基于密度的度量)(R2 = 0.85 vs. 0.82)。通过从光强度转向积分总能量,该方法提高了跨纬度可比性,并增强了基于NTL分析的稳健性。
夜间灯光(Nighttime Light, NTL)遥感数据能够反映地表人工光照的分布和强度,被广泛用于监测城市发展、经济活动、人口分布以及支撑可持续发展规划。SDGSAT-1卫星于2021年发射,其搭载的微光成像仪(Glimmer Imager, GLI)可提供10 m全色和40 m多波段(RGB)夜间灯光数据,具有多波段和高分辨率的优势,为人类活动模式研究提供了新数据源。然而,现有研究在将网格级辐亮度(radiance)汇总为城市或区域总指标时,往往直接对地理网格上的辐亮度求和。这一做法隐含假设所有网格的面积相等,但在地球球面上,网格实际代表的地表面积随纬度升高而减小,因此直接求和高纬度网格相当于给予较小面积网格不相等的权重,导致区域夜间灯光总量被系统性扭曲。此外,辐亮度本质上是单位投影面积、单位立体角内的辐射通量,属于强度型(密度型)物理量,将其在不同面积网格上相加并不具备总发射功率的物理意义。已有的纬度校正方法多针对DMSP-OLS和VIIRS/DNB数据,这些数据存在单波段、分辨率较粗等局限,而SDGSAT-1尚
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