夜光遥感的原理是通过特殊设计的传感器获取并增强夜晚无云条件下地表发射的微弱的可见光-近红外电磁波信号。这些信号大部分由地表人类活动发出,其中最主要的是夜间灯光照明,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。

  相比于其他传感器,夜光遥感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、城市发展监测、重大事件动态、生态环境评估以及公共健康等领域。

  美国军事气象卫星(Defense Meteorological Satellite Program)的OLS传感器(简称DMSP/OLS)就是较早的进行夜光遥感探测的仪器,DMSP/OLS从1992年开始持续观测到2014年(期间换过几颗卫星但是传感器一致),获得了大量数据,不过它的主要问题是空间分辨率太低,一个大城市也就几个像素点,而辐射的探测范围太窄,城市中心高亮区域往往是饱和的。 

  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,其中的Suomi是为了向美国一位著名气象学家致敬而加的冠名。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,目前已经成为夜光观测新数据的主要来源。  

  除此以外,美国国家海洋大气管理局NOAA下属的国家环境信息中心NCEI下有专门对夜光数据加以处理的小组。他们发布每个月份的合成产品,也发布过2015年的全球夜光数据集。另外NASA也制作了一个2016年的全球夜光数据集,其质量和NOAA相当。

  然而,对于地学研究来说,年度数据虽然是一个很重要而且容易广泛使用的产品,但是上述几家美国机构始终没有推出正式的年度产品(即2012~2017每年一份的数值稳定可靠的高质量年度产品),这是为什么呢?

  这是一件不容易完成的工作。首先,夜光测量是基于光学系统的,因此它会受到大气云雾干扰,这在低纬度地区影响较大,会让某些月份的数值失真严重。  

  另外,它的目标是观测地表夜光的,但是也会受到太阳、月亮等外部光源的干扰,纬度越高,影响越大(别忘了极地的极昼极夜现象)。在高纬度地区的月度产品中很多月份是空缺的,这些缺失需要加以考虑。

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。(见下文“火石”地球夜光产品)

1 珞珈一号夜间灯光数据下载

珞珈一号数据下载网址:http://59.175.109.173:8888/app/login.html

关于印发珞珈一号01星夜光遥感数据使用办法的通知:http://www.hbeos.org.cn/xwzx/2/2018-07-09/363.html

其他相关资料:https://www.ixxin.cn/2018/07/16/wuda_luojia_1/

2018年6月2号发射

夜间灯光卫星数据下载-风君雪科技博客

夜间灯光卫星数据下载-风君雪科技博客

夜间灯光卫星数据下载-风君雪科技博客

 2 NPP-VIIRS

VIIRS(Visible infrared Imaging Radiometer)可见光红外成像辐射仪。

夜间灯光卫星数据下载-风君雪科技博客

https://ncc.nesdis.noaa.gov/VIIRS/

https://earthdata.nasa.gov/earth-observation-data/near-real-time/download-nrt-data/viirs-nrt

http://rammb.cira.colostate.edu/projects/npp/Beginner_Guide_to_VIIRS_Imagery_Data.pdf

夜间灯光卫星数据下载-风君雪科技博客

夜间灯光卫星数据下载-风君雪科技博客

3 “火石”地球夜光产品 (推荐)

http://satsee.radi.ac.cn/cfimage/nightlight/

“火石(Flint)”是由中国科学院中国遥感卫星地面站陈甫团队研制的地球夜光产品数据集。

它是在美国科罗拉多矿业大学发布的NPP卫星VIIRS传感器的夜光月度产品的基础上进一步加工而成。相对于原有的产品,火石提供更高的准确性、稳定性、易用性。它可以用来持续地跟踪地球表面的人类活动。

想了解它的来龙去脉可以点击我们在科普中国上刊登的科普文章

如果想解全球夜光的年度变化情况,可以点击我们制作的 二维静态地图, 三维地图

基于NPP卫星夜光波段数据的融合,形成最新的2019年年度全球夜光地图。
还提供了两个变化检测图,一是2018和2019之间的变化,图中橙色是夜光增加,蓝色是减少,表达了短期的变化趋势;其二是2012到2019区间的变化(前4年对后4年),表达了长期的变化趋势。
夜间灯光卫星数据下载-风君雪科技博客

火石(Flint)数据集内容是2012起每年一张全球的地表平均夜光数值

火石(Flint)数据集的正式版本是500米分辨率(86400×33600像素),这里提供的beta1版本是缩小三倍的1500米分辨率、也即每像素0.0125度(28800×11200像素)。数据集中有两种格式,一个是内置无损压缩的有地理坐标的GeoTiff格式,如果要用于GIS制图还是要用这个格式;另外一个是JPEG压缩的格式,体积较小,翻看方便。

完整版的五年期检测图之前已经发布在下面的WEBGIS上:

另外数据集中还附带在NOAA的原始月度产品基础上改造的无损压缩Geotiff版本,也放在这里的RAW目录下面,说明见这里。如果想要原始月度产品的,用这个可能比下NOAA版本的要更好用一些。

火石(Flint)数据集Beta1目前放在百度网盘上提供开放下载

https://pan.baidu.com/s/17UqS7P66_6AMdr-a4sfUXA 

4 美国科罗拉多矿业大学发布的NPP卫星VIIRS传感器的夜光月度产品

https://eogdata.mines.edu/download_dnb_composites.html

参考:https://www.jianshu.com/p/5fde55a4d267
http://www.kepuchina.cn/wiki/yzts/201805/t20180518_629897.shtml