本發(fā)明屬于遙感影像數(shù)據(jù)信息提取與應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種基于跨域多維大數(shù)據(jù)的城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)構(gòu)建與測(cè)評(píng)方法，重點(diǎn)解決夜間燈光遙感影像、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、以及土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等跨域多維城市大數(shù)據(jù)對(duì)城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展及其與城市化發(fā)展水平之間的關(guān)系進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的問(wèn)題。

背景技術(shù)：

城市化是伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一種空間聚集現(xiàn)象，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的城市化水平與經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度密切相關(guān)。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)促進(jìn)城市化的發(fā)展，城市化對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展也起到重要的作用。1992年美國(guó)國(guó)家地球物理數(shù)據(jù)中心(nationalgeophysicaldatacenter,ngdc)發(fā)布的美國(guó)國(guó)防氣象衛(wèi)星(defensemeteorologicalsatelliteprogram,dmsp)搭載的operationallinescansystem(ols)傳感器,記錄了全球范圍內(nèi)的夜間燈光亮度。然而，利用夜光遙感數(shù)據(jù)的研究大多集中于城市擴(kuò)張、城市建成區(qū)提取、城市g(shù)dp，人口、用電量等估算中。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，快節(jié)奏的白晝工作使人們需要更多空間釋放壓力，白天無(wú)空隙的工作安排，讓許多人把購(gòu)物和放松的時(shí)間轉(zhuǎn)到了夜間，夜間市場(chǎng)的開發(fā)已成為整個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要的新的增長(zhǎng)空間。研究表明，全球各個(gè)國(guó)家城市的明亮程度與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)達(dá)程度幾乎是等比例的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這直觀的說(shuō)明了經(jīng)濟(jì)活動(dòng)越繁榮的地區(qū)，其燈光亮度就越高。

城市夜間經(jīng)濟(jì)又稱夜晚經(jīng)濟(jì)、月光經(jīng)濟(jì)等，它以本地市民和外地游客為消費(fèi)主體，以休閑、旅游觀光、購(gòu)物、健身、文化、餐飲等為主要形式，時(shí)間范圍大致從晚上六點(diǎn)到第二天的早上六點(diǎn)之間的各種消費(fèi)，具有時(shí)域性的特點(diǎn)，有別于其他類型的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，它是以第三產(chǎn)業(yè)為主體的城市經(jīng)濟(jì)在時(shí)間上的延伸，主要涉及的是服務(wù)業(yè)。根據(jù)中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒得出的數(shù)據(jù)顯示，1978年到2014年以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)的比重有所下降，第三產(chǎn)業(yè)比重大幅上升，由24.5％增加到48.1％。然而，目前針對(duì)城市夜間經(jīng)濟(jì)的研究較少，大多基于經(jīng)濟(jì)學(xué)理論對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，缺乏有效的估測(cè)方法及其與城市化發(fā)展程度之間的研究。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，與傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法相比，遙感數(shù)據(jù)能提供穩(wěn)定的技術(shù)方法來(lái)描述城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的空間分布。而夜間燈光遙感數(shù)據(jù)是一種典型的用于刻畫地表經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度的遙感數(shù)據(jù)。同時(shí)，目前利用夜光遙感數(shù)據(jù)對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的研究大多基于對(duì)總體經(jīng)濟(jì)的研究，缺乏跨域多維大數(shù)據(jù)結(jié)合對(duì)城市夜間經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的分析研究。因此，本發(fā)明利用夜間燈光遙感影像、結(jié)合經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，行政區(qū)劃數(shù)據(jù)，土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)跨域多維大數(shù)據(jù)的城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)構(gòu)建和測(cè)評(píng)為研究城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及其與城市化發(fā)展進(jìn)程間的關(guān)系提供了一種快速、準(zhǔn)確的新途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于跨域多維大數(shù)據(jù)的城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)構(gòu)建與測(cè)評(píng)方法，以城市跨域(企業(yè)、行業(yè)、領(lǐng)域)多維(時(shí)間維、空間維、屬性維)大數(shù)據(jù)為主要研究對(duì)象，探索大數(shù)據(jù)與夜間經(jīng)濟(jì)的對(duì)應(yīng)規(guī)律。研究對(duì)象間的多維關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)建跨域多維大數(shù)據(jù)與夜間經(jīng)濟(jì)指數(shù)的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)跨域多維對(duì)象的概率融合計(jì)算模型及夜間經(jīng)濟(jì)隱秘關(guān)系的多域融合認(rèn)知，用于城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的研究以及城市夜間經(jīng)濟(jì)與城市化發(fā)展水平的關(guān)系研究。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟，

步驟a，進(jìn)行城市夜間燈光遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理；

步驟b，針對(duì)步驟a所得預(yù)處理后城市夜間燈光遙感影像，利用基于輔助數(shù)據(jù)的比較法確定最佳閾值t，對(duì)城市建成區(qū)進(jìn)行提取；

步驟c，針對(duì)步驟a所得預(yù)處理后的城市夜間燈光遙感影像，根據(jù)步驟b提取的城市建成區(qū)及其最優(yōu)閾值t，計(jì)算城市化綜合水平燈光指數(shù)cnli；

步驟d，構(gòu)建城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei，

其中，dni代表第i級(jí)像元灰度值，ni為區(qū)域內(nèi)該灰度級(jí)像元總數(shù)，dnm為最大可能灰度值，arean分別為區(qū)域內(nèi)滿足條件dnm≥dn≥t占據(jù)的總面積，area為整個(gè)區(qū)域面積，tnli為區(qū)域內(nèi)燈光像元總亮度；

步驟e，對(duì)步驟d中構(gòu)建的城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)如下，

首先，結(jié)合與城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算夜間燈光經(jīng)濟(jì)水平的復(fù)合指數(shù)cnel如下，

其中，wj代表第j種夜間經(jīng)濟(jì)因子的權(quán)重，ej代表第j種夜間經(jīng)濟(jì)因子的值；夜間經(jīng)濟(jì)因子的類型總數(shù)為j；計(jì)算結(jié)果作為cnel實(shí)際值；

建立城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei和夜間燈光經(jīng)濟(jì)水平的復(fù)合指數(shù)cnei的擬合模型，得到cnel估測(cè)值；

按照下式計(jì)算平均相對(duì)誤差are對(duì)估算模型的精度進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)構(gòu)建的城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei進(jìn)行評(píng)價(jià)，

其中，ntest表示檢驗(yàn)樣本個(gè)數(shù)，ya表示cnel實(shí)際值，ye表示cnel估測(cè)值；

步驟f，當(dāng)步驟e驗(yàn)證結(jié)果為通過(guò)時(shí)，根據(jù)城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei，對(duì)城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度進(jìn)行分析，包括計(jì)算各城市各年份的夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei，nlei值越大，城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展越好，以此來(lái)分析城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度；

步驟g，根據(jù)步驟c中構(gòu)建的城市化綜合水平燈光指數(shù)cnli，以及步驟d中提出的城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei，對(duì)城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化發(fā)展水平進(jìn)行綜合分析。

而且，步驟b中，采用土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為輔助數(shù)據(jù)。

而且，步驟c中，根據(jù)步驟a所得預(yù)處理后的城市夜間燈光遙感數(shù)據(jù)，所需計(jì)算的區(qū)域內(nèi)cnli為區(qū)域內(nèi)平均燈光i與區(qū)域內(nèi)燈光面積比s的乘積，i代表區(qū)域平均燈光屬性，s代表區(qū)域燈光面積屬性，計(jì)算如下，

其中，dni代表第i級(jí)像元灰度值，ni為區(qū)域內(nèi)該灰度級(jí)像元總數(shù)，dnm為區(qū)域內(nèi)最大可能灰度值，nl、arean分別為區(qū)域內(nèi)滿足條件dnm≥dn≥t的像元總數(shù)和占據(jù)的總面積，dn為像元灰度值，area為整個(gè)區(qū)域面積，nt為區(qū)域內(nèi)總像元個(gè)數(shù)；cnli指該區(qū)域內(nèi)燈光像元總亮度值與最大可能總亮度值之比。

而且，城市化綜合水平燈光指數(shù)cnli用來(lái)表示城市化水平發(fā)展程度，城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei用來(lái)表示城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度，利用象限圖分析法對(duì)城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化發(fā)展水平進(jìn)行綜合分析。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案有益效果為：使用了夜間燈光遙感影像、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等跨域多維城市大數(shù)據(jù)，充分利用城市夜間經(jīng)濟(jì)與城市夜間燈光強(qiáng)的關(guān)系，提出并構(gòu)建城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)，為定量估測(cè)城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)以及研究城市夜間經(jīng)濟(jì)與城市化發(fā)展水平提供一種快速、準(zhǔn)確的新途徑，可以節(jié)約人力物力資源，具有重要市場(chǎng)價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的城市化水平與城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展象限圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例包括以下步驟：

步驟a，城市夜間燈光遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理。包括夜間燈光遙感影像重投影，重采樣以及根據(jù)中國(guó)行政邊界矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪，夜間燈光遙感影像數(shù)據(jù)的相互校正。

將從美國(guó)國(guó)家地理信息中心ngdc上獲取的dmsp/ols夜間燈光遙感數(shù)據(jù)重投影到albers投影系統(tǒng)下(albersprojectionsystem)，將其重采樣到1km，并用中國(guó)行政區(qū)劃矢量邊界進(jìn)行裁剪，得到空間分辨率為1km的中國(guó)區(qū)域內(nèi)夜間燈光遙感影像數(shù)據(jù)。由于ols傳感器未進(jìn)行星上定標(biāo)，同一衛(wèi)星不同年份及不同衛(wèi)星同一年份在平均燈光強(qiáng)度上存在差異，多個(gè)衛(wèi)星間的長(zhǎng)時(shí)間序列影像缺乏可比性，因此需要對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行相互校正。為有效地降低了全球夜間燈光數(shù)據(jù)集的值間的差異性，由elvidge等提出全球夜間燈光數(shù)據(jù)相對(duì)校正可包括以下步驟：

第一步，確定參考區(qū)，參考區(qū)域選擇遵循以下原則：dn值年際變化小即該區(qū)域發(fā)展較弱且dn(digitalnumber,影像灰度值)值在0-63的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)分布較廣泛；

第二步，選取參考數(shù)據(jù)集，選取累積dn值最高的數(shù)據(jù)集為參考數(shù)據(jù)集；

第三步，建立回歸模型，以參考數(shù)據(jù)集中的定標(biāo)區(qū)的dn值為標(biāo)準(zhǔn)，將其他年份夜間燈光遙感影像與參考數(shù)據(jù)作比較得到經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；

dnc＝a×dna²+b×dna+c

dnc為校正后的dn值，dna為校正前的dn值，a、b、c為參數(shù)。

第四步，利用建立的一元二次回歸模型對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)集進(jìn)行校正。由于中國(guó)不同區(qū)域間城鎮(zhèn)發(fā)展水平相差巨大，liu等考慮中國(guó)城鎮(zhèn)的實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r，基于elvidge等的研究提出了適合中國(guó)區(qū)域夜間燈光數(shù)據(jù)相互校正的方法共包括相對(duì)輻射定標(biāo)、年內(nèi)合成訂正和年際序列訂正。

步驟b，針對(duì)步驟a所得預(yù)處理后的城市夜間燈光遙感影像，利用基于輔助數(shù)據(jù)的比較法確定最佳閾值t，對(duì)城市建成區(qū)進(jìn)行提?。?/p>

步驟a中獲取的相對(duì)校正后的城市夜間燈光遙感影像其dn值∈[0,63]，設(shè)燈光強(qiáng)度dn≥t的區(qū)域?yàn)槌鞘薪ǔ蓞^(qū)區(qū)域，燈光強(qiáng)度dn<t的為非城市建成區(qū)域，反復(fù)利用不同閾值下從步驟a相互校正后獲取的城市建成區(qū)面積與輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，按照kappa系數(shù)最大原則找出輔助數(shù)據(jù)與夜間燈光遙感影像在空間上最匹配的閾值t作為建成區(qū)提取的最佳閾值。

實(shí)施例將土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為輔助數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)共包括6個(gè)類型：“耕地”、“林地”、“草地”、“水域”、“城鄉(xiāng)、工礦、居民用地”和“未利用地”。其中“城鄉(xiāng)、工礦、居民用地”中包括“城鎮(zhèn)用地”、“農(nóng)村居民點(diǎn)”、“其它建設(shè)用地”3個(gè)2級(jí)類型。將該數(shù)據(jù)集中“城鎮(zhèn)用地”類型作為城市建成區(qū)面積真值，利用kappa系數(shù)來(lái)定義基于夜間燈光數(shù)據(jù)的提取結(jié)果與輔助數(shù)據(jù)的匹配程度，則kappa系數(shù)達(dá)到最高時(shí)對(duì)應(yīng)的t即為最佳閾值，找出輔助數(shù)據(jù)與夜間燈光遙感影像在空間上最匹配的閾值t作為建成區(qū)提取的最佳閾值來(lái)提取城鎮(zhèn)用地信息

kappa系數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：k是kappa系數(shù)，r是誤差矩陣的行數(shù)即總類型數(shù)(本實(shí)施例中r＝2，類型為城市建成區(qū)與非城市建成區(qū))，xii是誤差矩陣i行i列(主對(duì)角線)上的值即基于夜間燈光遙感影像數(shù)據(jù)提取結(jié)果與輔助數(shù)據(jù)結(jié)果一致的像元數(shù)，xi+和x+i分別是第i行的和與第i列的和，n是樣點(diǎn)總數(shù)。

其中，kappa系數(shù)≥0.8代表分類精度非常好，其次是在0.6-0.8范圍代表分類精度較好，0.4-0.6范圍分類精度好，0.2-0.4范圍分類精度為正常，低于0.2分類精度較差。

步驟c，針對(duì)步驟a所得預(yù)處理后的城市夜間燈光遙感影像，根據(jù)步驟b提取的城市建成區(qū)及其最優(yōu)閾值t，計(jì)算城市化綜合水平燈光指數(shù)cnli(compoundednightlightindex,cnli)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，城市化綜合水平燈光指數(shù)cnli已被證明能較好的反映城市化水平程度?？蓞⒁娮坷?史培軍,陳晉,等.20世紀(jì)90年代中國(guó)城市時(shí)空變化特征——基于燈光指數(shù)cnli方法的探討[j].地理學(xué)報(bào),2003,58(6):893-902.

根據(jù)步驟a中所得預(yù)處理后的城市夜間燈光遙感數(shù)據(jù)，將裁剪所得區(qū)域或者其中某一部分作為研究區(qū)域，區(qū)域內(nèi)cnli為平均燈光i與區(qū)域內(nèi)燈光面積比s的乘積(cnli＝i×s)。i代表區(qū)域平均燈光屬性，s代表區(qū)域燈光面積屬性，cnli計(jì)算如下：

其中，dni代表第i級(jí)像元灰度值，ni為區(qū)域內(nèi)該灰度級(jí)像元總數(shù)，dnm為區(qū)域內(nèi)最大可能灰度值，nl、arean分別為區(qū)域內(nèi)滿足條件dnm≥dn≥t的像元總數(shù)和占據(jù)的總面積，t采用步驟b所得最佳閾值t，dn為像元灰度值(本發(fā)明中即為像元燈光強(qiáng)度)，area為整個(gè)區(qū)域面積，nt為區(qū)域內(nèi)總像元個(gè)數(shù)。cnli指該區(qū)域內(nèi)燈光像元總亮度值與最大可能總亮度值之比。

步驟d，城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei(nightlighteconomicindex)構(gòu)建

根據(jù)現(xiàn)有研究，城市燈光亮度light與gdp之間存在冪函數(shù)的關(guān)系式(7)：

light＝φ(gdp)＝κ·(gdp)^α(7)

其中，φ()表示函數(shù)關(guān)系，κ、α為系數(shù)。

對(duì)方程(7)進(jìn)行變換得到：

light＝κ·(gdp)^α(8)

本發(fā)明中提出，將城市夜間經(jīng)濟(jì)nlei代替式(10)中g(shù)dp，建成區(qū)總燈光亮度值tnli(totalnighttimelightsindex,tnli)代替式(10)中用建成區(qū)面積占城市總面積比來(lái)代替城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei(nightlighteconomicindex)被定義如式(11)：

其中，dni代表第i級(jí)像元灰度值，ni為區(qū)域內(nèi)該灰度級(jí)像元總數(shù)，dnm為最大可能灰度值，arean分別為區(qū)域內(nèi)滿足條件dnm≥dn≥t占據(jù)的總面積，area為整個(gè)區(qū)域面積，tnli(totalnightlightsindex)為區(qū)域內(nèi)燈光像元總亮度。

步驟e，根據(jù)步驟d中提出并構(gòu)建的城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)(nlei)，結(jié)合中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，例如，獲取人均gdp(e1)，城市城鎮(zhèn)居民家庭休閑娛樂(lè)消費(fèi)(e2)，建成區(qū)比重(e3)，人口密度(e)，第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口比重(e5)，城市第三產(chǎn)業(yè)gdp(e6)，第三產(chǎn)業(yè)在gdp中的比重(e7)等與城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。按照公式(12)計(jì)算夜間燈光經(jīng)濟(jì)水平復(fù)合指數(shù)(compositenighttimeeconomylevelindices，cnel)；對(duì)nlei與各反映夜間經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)計(jì)因子(如，e1-e7)、cnei、cnli指標(biāo)之間進(jìn)行相關(guān)分析；建立cnei的遙感估算模型，利用公式(13)計(jì)算平均相對(duì)誤差(averageofrelativeerror，are)對(duì)估算模型的精度進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)構(gòu)建的城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)(nlei)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

實(shí)施例具體實(shí)現(xiàn)如下：

根據(jù)下式計(jì)算cnei作為實(shí)際值，

其中，wj代表第j種夜間經(jīng)濟(jì)因子的權(quán)重，ej代表第j種夜間經(jīng)濟(jì)因子的值。夜間經(jīng)濟(jì)因子的類型總數(shù)為j，j的取值為1,2,…,j。

建立城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei和夜間燈光經(jīng)濟(jì)水平的復(fù)合指數(shù)cnei的擬合模型：用cnei和nlei做擬合，cnei為因變量，nlei為自變量，得到擬合方程，擬合方程估算的cnei為估測(cè)值。

計(jì)算平均相對(duì)誤差如下，

其中，ntest表示檢驗(yàn)樣本個(gè)數(shù)，ya表示cnei實(shí)際值，ye表示cnei估測(cè)值。

所得平均相對(duì)誤差夠小(例如小于預(yù)設(shè)閾值)時(shí)，說(shuō)明本發(fā)明提出的nlei指數(shù)能較好地表示城市夜間經(jīng)濟(jì)的發(fā)展程度，通過(guò)驗(yàn)證，可以進(jìn)行后續(xù)分析。反之亦然。

步驟f，當(dāng)步驟e驗(yàn)證結(jié)果為通過(guò)時(shí)，針對(duì)步驟d提出并經(jīng)步驟e驗(yàn)證的城市夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)(nlei)，對(duì)城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度進(jìn)行分析：

通過(guò)計(jì)算各城市各年份的夜間燈光經(jīng)濟(jì)指數(shù)nlei，nlei值越大，城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展越好，以此來(lái)分析城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度。

步驟g，根據(jù)步驟c中構(gòu)建的cnli指數(shù)，以及步驟d中提出的nlei指數(shù)，cnli用來(lái)表示城市化水平發(fā)展程度，nlei用來(lái)表示城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度，利用陳明星等學(xué)者提出的象限圖分析法對(duì)城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化發(fā)展水平進(jìn)行綜合分析(陳明星,陸大道,查良松.中國(guó)城市化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平關(guān)系的國(guó)際比較[j].地理研究,2009,28(2):464-474.)。

參見圖2，用cnli代替城市化發(fā)展水平，nlei代表城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，它們之間主要存在以下4種關(guān)系：城市化水平與城市夜間經(jīng)濟(jì)高級(jí)協(xié)調(diào)、城市化水平與城市夜間經(jīng)濟(jì)低級(jí)協(xié)調(diào)、城市化滯后城市夜間經(jīng)濟(jì)過(guò)度型、城市夜間經(jīng)濟(jì)滯后城市化過(guò)度型。為消除量綱等影響，將cnli和nlei進(jìn)行z-scores標(biāo)準(zhǔn)化處理生成z-cnli和z-nlei兩個(gè)變量，以z-nlei為x軸，z-cnli為y軸，則城市化與城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平關(guān)系的類型和4個(gè)象限相匹配可劃分為：

第一象限i：城市化水平與城市夜間經(jīng)濟(jì)高級(jí)協(xié)調(diào)型(advancedcoordination)，城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，與城市化水平同步；

第二象限ii：城市夜間經(jīng)濟(jì)滯后城市化過(guò)度型(excessiveurbanization)，城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，城市化水平較高；

第三象限iii：城市化水平與城市夜間經(jīng)濟(jì)低級(jí)協(xié)調(diào)型(low-levelcoordination)，城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，城市化水平也較低；

第四象限iv：城市化滯后城市夜間經(jīng)濟(jì)過(guò)度(lagofurbanization)，城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，城市化水平不高。

具體實(shí)施時(shí)，可由本領(lǐng)域技術(shù)人員采用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)以上流程的自動(dòng)運(yùn)行。

為說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)用性和效果，提供下實(shí)驗(yàn)：

(1)本發(fā)明采用全球1992-2012年dmsp/ols夜間燈光時(shí)間夜間燈光時(shí)間序列圖像(version4)中的穩(wěn)定夜間燈光數(shù)據(jù)。dmsp/ols數(shù)據(jù)共包括33期數(shù)據(jù)：f10(1992-1994),f12(1994-1999),f14(1997-2003),f15(2000-2007),f16(2004-2009),f18(2010-2012)。首先對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括重投影、重采樣、裁剪以及對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)、年內(nèi)合成訂正和年際序列訂正等過(guò)程，以提高該時(shí)間序列數(shù)據(jù)的連續(xù)性和可比性。

(2)采用4期中國(guó)土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(1995、2000、2005和2010年，來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心http://www.resdc.cn/)獲取城鎮(zhèn)與非城鎮(zhèn)用地信息為輔助數(shù)據(jù)，采用基于輔助數(shù)據(jù)的比較法找出lucc與dmsp在空間上最匹配的閾值t作為最佳閾值，利用kappa系數(shù)來(lái)定義基于穩(wěn)定夜間燈光數(shù)據(jù)的提取結(jié)果與輔助數(shù)據(jù)的匹配程度，則kappa系數(shù)達(dá)到最高時(shí)對(duì)應(yīng)的t即為最佳閾值。按照時(shí)間最接近的年份最佳閾值相同的原則，從dmsp/ols夜間燈光數(shù)據(jù)中以省為基本單元提取中國(guó)各省1992—2012年城市建成區(qū)面積以及最佳閾值。

(3)nlei與cnli、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子間的關(guān)系

表1為nlei與城市第三產(chǎn)業(yè)gdp及其在總體gdp中的比重,第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口比重，人均gdp，人口密度，城市城鎮(zhèn)居民家庭休閑娛樂(lè)消費(fèi)，建成區(qū)比重，以及cnli之間的相關(guān)分析。表1得出nlei與各因子之間的相關(guān)性都達(dá)到0.01極顯著相關(guān)。

表1.nlei與各夜間經(jīng)濟(jì)因子、cnei的相關(guān)分析

注：人均gdp(e1)，城市城鎮(zhèn)居民家庭休閑娛樂(lè)消費(fèi)(e2)，建成區(qū)比重(e3)，人口密度(e)，第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口比重(e5)，城市第三產(chǎn)業(yè)gdp(e6)，第三產(chǎn)業(yè)在gdp中的比重(e7)。

**表示達(dá)到0.01極顯著水平。

表1中nlei與cnei間的相關(guān)系數(shù)為0.823**，利用對(duì)數(shù)模型對(duì)nlei與夜間燈光經(jīng)濟(jì)水平的復(fù)合指數(shù)(compositenighttimeeconomylevelindices，cnel)進(jìn)行擬合，其r²＝0.636，平均相對(duì)誤差為15.80％。說(shuō)明nlei能較好地表示城市夜間經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

根據(jù)tnli(totalnighttimelightsindex)與第三產(chǎn)業(yè)gdp間的回歸分析結(jié)果，回歸模型中r²都達(dá)到0.01極顯著水平，回歸分析結(jié)果顯示夜間燈光總強(qiáng)度和第三產(chǎn)業(yè)gdp間有極強(qiáng)的相關(guān)性。從相關(guān)性分析可以，nlei指標(biāo)與第三產(chǎn)業(yè)有明顯的相關(guān)性，說(shuō)明夜間經(jīng)濟(jì)與夜間燈光總亮度密切相關(guān)，對(duì)城市建成區(qū)總燈光亮度tnli(totalnighttimelightsindex)與城市第三產(chǎn)業(yè)gdp作相關(guān)分析，省級(jí)尺度上相關(guān)系數(shù)為0.78**，城市夜間燈光和城市第三產(chǎn)業(yè)gdp密切相關(guān)。

nlei與cnli之間存在極顯著相關(guān)(>0.9)，夜間經(jīng)濟(jì)和城市化發(fā)展水平有較強(qiáng)的相關(guān)性。根據(jù)省級(jí)尺度上1992年，2012年nlei和cnli的分布狀況，從省級(jí)范圍來(lái)看東部城市化發(fā)展快于西部，沿海城市發(fā)展迅速,北方快于南方。城市化發(fā)展水平高的地區(qū)，城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高，主要集中于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)中心和東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低的地區(qū)主要集中在中西部偏遠(yuǎn)地區(qū)，由于自然條件、交通條件的等影響,與城市化水平及城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較為迅速的東部城市相比，偏遠(yuǎn)山區(qū)夜間經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，城市化水平處于初級(jí)階段。大多數(shù)省城市化水平與城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)，但是少部分省出現(xiàn)城市夜間經(jīng)濟(jì)滯后于城市化發(fā)展的現(xiàn)象。2012年隨著城市化的發(fā)展城市夜間經(jīng)濟(jì)也得到不斷的發(fā)展，且集中于中東部城市。新疆、西藏、青海地區(qū)城市化水平和城市夜間經(jīng)濟(jì)發(fā)展都處于較低的水平。城市夜間經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化水平緊密相關(guān)，當(dāng)城市化水平發(fā)展較低時(shí)城市夜間經(jīng)濟(jì)也處于較低的水平，隨著城市化水平的不斷升高，城市夜間經(jīng)濟(jì)也隨之提高。