夜間燈光數(shù)據(jù)在不同尺度對社會經濟活動的預測
【部分圖文】:
本文通過對NPP-VIIRS夜間燈光原始數(shù)據(jù)的詳細分析,發(fā)現(xiàn)存在負DN值像元。因此,需要對像元進行處理,去除其背景噪音。本文研究采用的處理流程如下:(1)在ENVI軟件中裁剪出研究范圍的數(shù)據(jù),并且對其重新采樣;(2)將負值像元重新賦值為0;(3)由于澳門的單位面積GDP排名為全國第一,因此,將DN的最大閾值設為2013年澳門島內最大的DN值1 048;(4)如果DN值大于1 048,那么則將像元DN值重新賦值為周邊8個像元的平均值;(5)對12個月的數(shù)據(jù)求和得到年總值。由于DMSP與NPP搭載2種不同的傳感器,本研究沒有采用DMSP數(shù)據(jù)去除NPP-VIIRS數(shù)據(jù)的噪音[14,15,18]。本文將由國家統(tǒng)計局獲取的《中國第三次全國經濟普查統(tǒng)計年鑒》(http://www.stats.gov.cn/)中的企業(yè)數(shù)、企業(yè)從業(yè)人員數(shù)、營利收入以及資產總值作為代表經濟活動的數(shù)據(jù),普查時期為2013年1月1日至12月31日,主要選取單位名稱、單位地址、行業(yè)類型、企業(yè)從業(yè)人員、營利收入、資產總值字段信息,共833 386條數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)的地址并沒有經緯度信息。因此,研究首先通過Geocoding方法對其單位名稱及詳細地址進行地址匹配,提取經緯度信息。其次,在Matlab平臺對匹配地址后的經緯度轉換為WGS84坐標系。最后,采用Arc GIS10.6軟件把轉換坐標后的數(shù)據(jù)落點,以便后續(xù)分析。
為探究夜間燈光數(shù)據(jù)在不同尺度對經濟活動預測精度差異性的原因。研究嘗試從產業(yè)類型的信息熵和差別指數(shù)的空間特征入手,解釋NPP-VIIRS數(shù)據(jù)對經濟活動預測精度影響,并在空間特征上尋找產業(yè)活動的規(guī)律。在圖3的基礎上計算各指標的增量隨尺度變化的結果(圖4)。圖4橫坐標為0.5~50 km的19個網(wǎng)格尺度值(0.5~5 km范圍,尺度以500 m遞增;5~50 km范圍,尺度以5 km遞增)。由圖3和圖4中的信息熵和其增量可知,0.5~10 km尺度,熵值提升顯著,產業(yè)類型多樣性提升顯著。10~35 km尺度,熵值提升放緩,產業(yè)類型多樣性增加趨緩。35 km尺度以上熵值趨于穩(wěn)定,產業(yè)類型多樣性趨于穩(wěn)定。由圖3、4中的差別指數(shù)和其增量可知,0.5~10 km尺度,產業(yè)類型分布均衡性顯著提升,差異性顯著降低。10~35 km尺度,產業(yè)類型分布均衡性提升放緩,差異性降低放緩。在35 km尺度以上,產業(yè)類型分布均衡性和差異性趨于穩(wěn)定。由此表明,NPP-VIIRS數(shù)據(jù)對經濟活動的預測與研究區(qū)內產業(yè)類型的多樣性與分布均衡性存在顯著的相關。研究尺度越小,研究區(qū)內的產業(yè)類型呈現(xiàn)越單一、不均衡分布的特點,NPP-VIIRS數(shù)據(jù)對經濟活動的預測精度越差,反之亦反。
對比分析圖2在500 m網(wǎng)格、鎮(zhèn)街、城市的尺度上,夜間燈光對企業(yè)營利收入的相關性分別為0.20、0.64、0.93,發(fā)現(xiàn)隨著研究尺度的增大,夜間燈光與企業(yè)營利收入的相關性增強,相同的現(xiàn)象也存在于夜間燈光與企業(yè)數(shù)、企業(yè)從業(yè)人員數(shù)以及資產總值的相關性。為探究分析尺度帶來的影響,研究建立從0.5~5 km(該范圍的尺度以500 m遞增)、5~50 km(該范圍的尺度以5 km遞增)的19個網(wǎng)格研究尺度(圖3)。圖3中的橫坐標為19個網(wǎng)格尺度,縱坐標為R2、香農信息熵、差別指數(shù)值。其中,紅色曲線R2是NPP-VIIRS數(shù)據(jù)在不同尺度下對企業(yè)營利收入的預測精度,藍色曲線是NPP-VIIRS數(shù)據(jù)在不同尺度下對企業(yè)營利收入的信息熵,綠色曲線是NPP-VIIRS數(shù)據(jù)在不同尺度下對企業(yè)營利收入的差別指數(shù)。圖3 0.5~50 km尺度的NPP-VIIRS數(shù)據(jù)對企業(yè)營利收入的預測精度、香農信息熵、差別指數(shù)
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