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一种基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的城市建成区提取方法


技术摘要:
本发明涉及一种基于NPP‑VIIRS夜间灯光数据的城市建成区提取方法,其可包括以下步骤:S1.获取城市的NPP‑VIIRS夜间灯光数据和Landsat影像光谱数据,并对NPP‑VIIRS夜间灯光数据进行重采样得到RNTL,同时从Landsat影像光谱数据提取NDVI、NDWI和NDBI,其中RNTL为重采样的  全部
背景技术:
目前,获取建成区的数据主要有两种方式。一是基于行政单位的社会经济统计数 据;二是以Landsat专题制图仪为代表的中、高分辨率遥感数据。然而,这两种方式均存在缺 陷。社会经济统计数据中缺乏足够的空间信息。中、高分辨率遥感数据首先受其地理覆盖范 围的限制,在大尺度城市群及国家区域需要的影像成本、预处理及解译所需的大量时间和 劳动力成本,不适合反演城市建成区的变化;总之,对大范围的建成区统计采用上述方法需 大量人力和物力,难以在短时间内反应大空间尺度的多时相建成区变化信息,特别是在城 市化速度较快的地区。因此,亟需采用新方法进行城市建成区的提取计算,从而对不同时期 的建成区变化进行监测。 最近,the  Suomi  National  Polar-orbiting  Partnership  Visible  Infrared Imaging  Radiometer  Suite(NPP-VIIRS)夜间灯光数据已开始成为及时、准确提取城市建 成区面积的新型的、有价值的数据源。然而,利用NPP-VIIRS夜间灯光数据提取城市用地面 积仍然存在挑战,主要是NPP-VIIRS夜间灯光数据受到溢出效应的影响,是由于非相干光从 光源向各个方向辐射,比如,灯光亮度在周围区域的弥散,造成灯光亮度的溢出效应,导致 对城市土地用地面积的高估。 针对NPP-VIIRS夜间灯光数据溢出效应的不足,尤其在水体、建筑区内的植被区域 等的夜间灯光亮度溢出现象,限制了NPP-VIIRS夜间灯光数据在城市土地用地精确提取的 广泛应用。
技术实现要素:
本发明旨在提供一种基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的城市建成区提取方法,以解 决上述问题。为此,本发明采用的具体技术方案如下: 一种基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的城市建成区提取方法,其可包括以下步骤: S1 .获取城市的NPP-VIIRS夜间灯光数据和Landsat影像光谱数据,并对  NPP- VIIRS夜间灯光数据重采样得到RNTL ,同时从Landsat影像光谱数据提取  NDVI、NDWI和 NDBI,其中RNTL为重采样的NPP-VIIRS夜间灯光数据,NDVI为归一化植被指数,NDWI为归一 化水体指数,NDBI为归一化建筑指数; S2.采用ENUI(改进夜间灯光城市指数)法提取城市建成区。 进一步地,步骤S1中的Landsat影像光谱数据提取NDVI、NDWI与NDBI的公式如下: 3 CN 111597949 A 说 明 书 2/9 页 其中,NIR为近红外波段,RED为红色波段,G为绿色波段,MIR为中红外波段。 进一步地,S2的具体过程为: S21.计算ENUI值,公式如下: ENUI=RNTL×(1-NDVI)×(1-NDWIB)×NDBIB, 其中,NDWIB为NDWI二值化赋值是1的像元,NDBIB为NDBI二值化赋值是1的像元; S22.采用从公开的土地利用/覆盖数据得到的城市建成区面积作为参考数据,确 定ENUI的最优阈值;其中,ENUI的最优阈值的选取采用以下公式表示: 其中,Kappaj是根据ENUI提取的城市建成区面积与参考数据计算得到的kappa  系 数,Tj是第j个城市ENUI的阈值, 和 分别是第j个城市ENUI的最小值和最大值; S23.将ENUI值超过最优阈值的像元提取为城市建成区。 本发明采用上述技术方案,具有的有益效果是:通过引入NDVI、NDWI及NDBI  这三 个指数可减少NPP-VIIRS夜间灯光数据在城市核心区的饱和现象,并能够去除NPP-VIIRS夜 间灯光亮度在水体、城市核心区的植被区域的灯光溢出现象,提高了城市建成区提取的准 确性。 附图说明 为进一步说明各实施例,本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部 分,其主要用以说明实施例,并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参 考这些内容,本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中 的组件并未按比例绘制,而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。 图1是本发明的基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的城市建成区提取方法的流程图; 图2是深圳市2015年的Landsat-8OLI伪彩色图像的水平横断面; 图3是2015年广州市NPP-VIIRS数据、ENUI数据沿着一个纬度的横断面,其中,(a) 是30米分辨率Landsat-8OLI伪彩色影像数据,(b)是500米分辨率  NPP-VIIRS数据,(c)是30 米分辨率ENUI数据; 图4是LOT方法和本发明方法在2012、2015、2018三个年度的UA与PA比较图; 图5是LOT方法和本发明方法在2012、2015、2018三个年度的灯光阈值与建成区面 积的相关系数R2的对比曲线图; 图6是夜间灯光阈值与建成区面积的相关系数R2与经济参数的关系线性拟合图, 其中(a)是R2与人口的关系线性拟合图,(b)是R2与GDP的关系线性拟合图。
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