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哪里下载夜间灯光数据?几个版本的夜间灯光数据有什么区别?

2021-02-19 134 admin

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夜间灯光数据下载,基本上就这么几个地方,而且其应用场景也不相同,分开为大家介绍一下。


在介绍之前,有几个概念和大家简单说说,首先就是夜间灯光数据,一般来说就是一个黑色的底,上面通过不同的灯光亮度来表达夜间灯光,这里大家第一印象就是为何全世界的一张图或者各地的图都是黑色,按照地球自转的话,肯定有白昼分界线,这里就说明了第一个问题:夜间灯光图是合成的,不是真实的。因为灯光在不断变化,地球在不断转动,所以我们经常看到的夜间灯光图片,都是合成出来的,代表了全部是黑夜时候的灯光状态。


第二个就是夜间灯光的观测,受到的影响因素太多,各种灯光辐射因素都会影响到这个观测,另外在观测时如果云层比较厚,那灯光很可能无法穿透,导致一张灯光图上无法准确表达出内容来。这个时候一般的处理方法就是采取多个时间观测合成,或者想办法把比较小的云层影响去除,最后得到一张灯光图。


以上面两点为背景,就出现了很多研究者,他们通过自己的测算和综合的计算,简单点就是计算多个时间的平均值,复杂点就是加上其他要素进行校正,最终会得到一张自己的研究成果图,这个是二次的绘制,所以有时候会很清晰,也和现状非常吻合,但这个是经过二次处理的,准确度和现实还是会有差距。


接下来看看哪里能够下载夜间灯光数据,看看能够用来做什么用:


1、首先是Nasa的夜间灯光数据


这个数据是图片格式的,有GeoTIFF格式和JPG格式,这个的特点就是好看,也就是如果大家想拿夜间灯光说点事,这个图最好,因为他很炫酷,也有全球和平面的显示,直接下载直接使用,很方便。


下载链接:https://earthobservatory.nasa.gov/features/NightLights


2、接下来就是大家常用到的DMSP/OLS夜间灯光数据


美国国防气象卫星计划(DMSP)是美国国防部的极地轨道卫星项目,它的轨道特征类似于NOAA卫星。它在海拔约830公里的太阳同步轨道上运行,扫描条带宽度为3000公里,周期约101分钟。每天在地球上飞行14次,并获得4张全球覆盖图,分别是清晨,白天,黄昏和夜晚。


一般而言,卫星传感器主要从表面获取太阳辐射反射信号,而DMSP / OLS传感器具有独特的方式来收集由夜间灯光、火光产生的辐射信号。DMSP / OLS传感器在夜间工作,可以检测城市灯光甚至小规模居民区,车流等中的低强度灯光,并将其与黑暗的乡村背景区分开。因此,DMSP / OLS夜灯图像可以用作人类活动的表征,并成为人类活动监测研究的良好数据源。


DMSP/OLS不依赖于高空间分辨率,它的影像分辨率通常在1km左右,因而影像数据量非常小,甚至不到TM数据的1%,在对DMSP/OLS数据进行处理时更加简便。DMSP/OLS夜间灯光影像能反映综合性信息,它涵盖了交通道路、居民地等与人口、城市等因子分布密切相关的信息。因此,在用DMSP/OLS灯光数据时无需再单独考虑这些因素。


简单来说,就是这个数据还是比较准确的反应了现实,但是他的年限仅仅是1992-2013年之间的数据,适合做这个时间段的历史研究,如果研究近期的现状,就无能为力。


下载链接:https://www.ngdc.noaa.gov/eog/dmsp/downloadV4composites.html


3、比较常用的就是NPP/VIIRS夜间灯光数据


2011年10月美国的“索米”国家极轨卫星伙伴卫星(Suomi National Polar-orbiting Partnership or Suomi NPP)发射,它搭载的VIIRS传感器上有一个称为DNB(Day Night Band)的波段能够在500米分辨率(比原来的OLS提高6倍)的尺度上对地表开展每天覆盖全球一次的高灵敏度(比OLS提高250倍)的夜光观测,也就是NPP/VIIRS夜间灯光数据,目前已经成为夜光观测新数据的主要来源。


这个数据的好处是还在不断更新,甚至每天都会有数据。


下载链接:https://www.ngdc.noaa.gov/eog/viirs/download_ut_mos.html


但是这个数据的问题,就是前面说过的,因为每天的云层、其他灯光等要素不确定,因此很难拿到一张很完美的夜间灯光图,不太适合每天的比较。更加适合针对某个地区,选取某一天清晰时候的灯光进行分析。所以这个图有时候并不能很真实的反应当天的灯光状态。


4、国内分辨率很高的珞珈一号卫星夜间灯光数据


“珞珈一号”01星是世界上第一颗兼具遥感和导航功能的“一星多用”跨体系低轨微纳智能科学实验卫星,于2018年6月2日在酒泉卫星发射中心成功发射。卫星重量19.8kg,其主功能载荷为夜光成像载荷和星基导航增强载荷,主要用于社会经济参数估算、重大事件评估、渔业监测、国家安全等领域,以及开展低轨星基导航信号增强试验。卫星在导航增强方面,验证低轨增强信号的伪距和载波相位的测量精度,用于提升GNSS系统的导航定位性能。其辐射量化数为15bit,辐射定标不确定度为7%,空间分辨率为130m,定位精度为0.65km。


此外,提出了加权欧氏距离各向异性扩散噪声抑制方法、夜光卫星影像弱交会平面区域网平差方法,使夜光影像经正射纠正后相对几何精度提升至1个像素,绝对几何精度优于1.5个像素。数据服务平台于2018年7月10日开始服务,通过服务平台向用户免费分发了26万多景夜光遥感数据支撑应用。首次提出并验证了低轨星基导航信号增强的理论与方法,可服务于我国北斗三号卫星走向全球发展的战略需求,对微纳卫星研制与应用、测绘地理信息学科的发展具有引领意义。


这个数据的好处就是精度分辨率可以到130米,一些城市道路都可以看得到。但是我们使用也有个问题,就是珞珈一号在不断拍摄,我们需要手动去选择他的地图幅面,即可能一个地区有多张夜间灯光,拍摄于不同时期,我们需要选择清晰的图,同时如果范围不够,可能还需要自己手动拼合栅格图。


另外一个不太理想的地方就是有些地方没有数据,或者是有些地方的坐标出现了微小的偏差,导致我们拼合的时候会有错位,这个也是一些比较难处理的问题。总之,如果研究小的范围,这个数据非常好,精度也高,推荐使用。


下载链接:http://59.175.109.173:8888/index.html


5、再接下来就是前面讲的,学者自己处理得到的数据,这里推荐


中科院版地球夜光数据集(代号“火石”)提供年度数据下载服务。中科院中国遥感卫星地面站利用美国Suomi-NPP卫星2012~2017的长时间观测的地球夜光数据,通过细致的数据处理工作,首度制作了全序列的全球高清夜光年度产品,并且进一步合成了这个五年期的全球夜光变化检测产品,反映了这个阶段人类活动的趋势。相对于NASA/NOAA之前公布的个别年份的产品质量更高,信息更全面。


在线链接:http://satsee.radi.ac.cn/cfimage/nightlight/leaflet.html

网盘下载:https://pan.baidu.com/s/17UqS7P66_6AMdr-a4sfUXA(从2016年5月到2020年6月的数据)


以上这些数据,简单而言,如果要研究历史数据,可以使用DMSP/OLS数据,如果要研究某个地区最近的数据,可以使用NPP/VIIRS或者珞珈一号卫星数据,如果要查看全国的一个数据状态,可以使用“火石”数据。


最后,大家有可能下载数据之后,使用Gis软件表达发现全都是黑漆漆的一篇,色彩效果不太好,这个稍后继续为大家介绍,如何调整一个夜间灯光数据的可视化。

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