基于NPP/VIIRS夜间灯光数据的河南省GDP时空变化研究

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改革开放以来,随着我国经济的迅速发展,由人类社会活动带来的夜间灯光亮度也取得了极大的增长。夜间灯光影像数据在很大程度上可以直接反映人类活动的特性,因此被广泛应用到城市经济空间化、城市化评估的研究中。河南省是我国人口大省,受制于各区域政策、地形、历史等影响,经济发展存在显著的空间差异。针对河南省经济发展存在不平衡、不充分等问题,本文首先基于裁剪得到的河南省的NPP-VIIRS原始月度灯光数据,运用平均法将其合成为年度灯光数据,通过将该数据中的灯光指数与该年度GDP统计数据进行回归分析,构建了基于夜间灯光数据的第二、三产业产值的空间化模型,并构建了基于土地利用数据的第一产业产值的空间化模型。然后,将两种空间化结果叠加得到GDP在河南省的空间分布情况,并进行时空动态分析研究了河南经济发展现状及变化趋势;最后,利用NPP/VIIRS年度灯光数据对河南省城市建成区范围提取,对比分析了河南省GDP与河南省城市建成区的时空动态变化情况和重心转移的情况,从而为河南省经济发展政策提供理论依据。主要的结论如下。(1)基于校正后NPP/VIIRS夜间灯光影像数据和土地利用数据建立了河南省GDP空间分布模型。使用经过校正后的NPP/VIIRS夜间灯光数据对河南省第二、三产业的产值进行建模,使用土地利用数据对河南省第一产业产值进行建模,然后将第一产业与第二、三产业的空间化模型叠加,即可得到河南省GDP的空间分布。结果表明:基于夜间灯光数据和土地利用数据分别对第一和第二、三产业产值进行空间化模拟可以很好的得到河南省GDP空间密度图以及GDP空间密度差值图,各年份R2值均达到了 0.98以上;(2)GDP空间化可以直观地反映河南省经济的内部空间差异。根据河南省GDP空间分布情况对河南省的GDP进行时空变化分析,分别通过研究时间变化特征、空间变化特征、变化趋势等方面,分析了河南省的GDP的时空变化情况。研究发现,河南省GDP取得快速的增长,灯光亮度有着明显的增加,GDP与夜间灯光亮度的变化保持较高的一致性;GDP空间密度图直观的反映了河南省的总体经济发展情况良好,但内部空间上存在着较大差异,中北部平原地区城市发展速度较快,西部、南部山脉覆盖地区的城市发展较缓慢;整体上形成以郑州市为中心,并且不断向外扩张的簇状城市格局,此外河南省的经济发展格局呈现“十”字形城市链形态,南北沿着京广铁路,东西沿着陇海铁路;各个城市的经济发展中心有向中部省会郑州市聚拢的趋势。经济高速增长区域主要集中在郑州城市周围,以及铁路沿线等地区,形成了较为明显的经济发展带,西部和南部山区是河南省经济较为薄弱的地方。(3)利用夜间灯光数据和建成区统计数据构建河南省各地级市的建成区范围提取阈值,依据阈值对河南省各地级市的建成区进行提取。根据前文研究结果将河南省GDP空间化的时空分布特征与河南省城市建成区范围的时空分布特征作对比分析,对比分析基于前文所得到的GDP23变化与建成区范围变化之间的关系趋势;对比分析建成区质心与GDP23密度质心之间的变化趋势等,试探性地分析了建成区变化对GDP空间分布的影响。结果表明两者之间的时空变化具有较好的对应性。
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