夜光遥感在“一带一路”战略中的应用

作者: 江威、何国金

来源: 中国科学院遥感与数字地球研究所

发布日期: 2017-07-05 07:30:00

本文介绍了夜光遥感技术在“一带一路”战略中的应用,包括油气开采时空信息挖掘、社会经济参量估算、生态环境评估和城市化过程重建等方面。夜光遥感能够直接反映人类活动,提供高时空分辨率的数据,有助于宏观了解沿线国家社会经济发展历程和现状,为制定投资规划和开展经济合作提供信息支撑。

“一带一路”战略区横跨欧亚非三大陆,拥有世界人口的75%、财富总量的60%和化石能源的75%,是全球化发展的地缘大战略。该战略具有地理空间辽阔、自然环境复杂和经济差异显著等特点,因此,在推进该战略实施过程中空间信息辅助决策十分关键。在遥感空间信息获取中,夜光遥感是遥感领域发展活跃的一个分支,相比于传统的光学和雷达遥感卫星,夜光遥感是获取无云条件下地表发射的可见光-近红外电磁波信息。

这些信息大部分由地表人类活动发出,其中最主要的是人类夜间灯光照明,同时也包括石油天然气燃烧、海上渔船、森林火灾以及火山爆发等来源。相比于普通的遥感卫星影像,夜光遥感影像更直接反映人类活动,因此,被广泛应用于社会经济参量估算、城市监测、重大事件变革、生态环境评估以及公共健康等领域。

“一带一路”战略是国家和区域经济协同发展战略,着眼资源保障、经济发展、生态环境和人居发展等现实需求,夜光遥感特质能够契合其多项现实应用需求。因此,夜光遥感在“一带一路”战略中具有巨大的应用潜力,如在油气开采时空信息挖掘、社会经济参数估算、生态环境评估、城市化过程重建等方面。

1973年,Croft最早利用夜光遥感监测油田废气燃烧,首次证实了夜光遥感能够用于开展油气开采时空信息的识别。由于油气燃烧所产生的温度范围为1500k到3000k,辐射亮温远高于照明灯光和燃烧火点,这样在夜光遥感影像中油气燃烧产生的亮光尤其突出,据此可利用夜光遥感实现油气开采信息挖掘。目前,夜光遥感全球火点检测产品已共享。

由于“一带一路”沿线涉及65个国家,各国家经济发展水平具有显著差异,因此评估沿线国家社会经济状况对于“一带一路”投资和建设具有重要意义。目前,大多数国家均是根据本国需要制定社会经济参量统计口径,并依据行政范围统计汇总社会经济参量,缺乏时效性和空间细节信息,而且不利于国家之间直接对比。夜光遥感与人类活动高度关联,同时具有高时空分辨率特点,能够极大提高社会经济参量估算精度和制图效率。

“一带一路”分为陆上丝绸之路和海上丝绸之路,陆上丝绸之路沿线国家和地区包含大面积沙漠和戈壁,年降水量小,水资源贫乏,生态环境脆弱,人居环境相对恶劣,制约了沿线国家经济发展。海上丝绸之路由于对海洋资源的争夺和过度开发,导致渔业资源贫乏、珊瑚礁白化以及海水污染,严重威胁海洋生态系统可持续发展,因此开展该区域生态环境评估研究至关重要。

经济发展驱动下的城市扩展带来了耕地侵占、植被破坏以及地表覆盖快速变化等生态问题,而夜光遥感可作为监测城市扩展最便捷的数据。目前,DMSP/OLS是全球最长时间序列(1992年-2013年)的夜光遥感影像,校正后能够达到较高的时空一致性,能够进行长时间序列对比。

此外,新一代夜光遥感数据NPP-VIIRS具有更高空间分辨率和辐射分辨率,是DMSP/OLS一种延续数据,可以用来重建过去沿线国家城市化过程,三期DMSP/OLS夜光遥感影像合成“一带一路”地区夜光遥感图。白色表示夜光灯光不变区,红色表示夜间灯光扩展区,蓝色和绿色表示夜间灯光下降区,从该图可以看出,日本和西欧发到国家夜间灯光较稳定,而中国、印度以及东欧发展中国家夜间灯光呈明显增长趋势。

“一带一路”战略涉及多个学科领域,既要有综合宏观的战略顶层设计,也要有精确客观的信息技术保障。对地观测科学能够为“一带一路”战略提供丰富空间信息支撑,夜光遥感作为对地观测科学中一个新兴分支领域,更是能以独特视角对地表人类活动规律进行深刻认知。

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