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科研工作者关注2025-05-30 10:12:36 参与修改
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编者语:OLS/VIIRS等夜间灯光影像空间分辨率较低,而农村村庄面积较小,利用夜间灯光影像监测农村通电率是全球通电率遥感监测的难点,甚至被认为不可能。这篇2013年发表的文章《Detection of rural electrification in Africa using DMSP-OLS night lights imagery》首次系统性的研究了利用OLS夜间灯光影像监测农村通电率的可行性,具有重要意义。
一、意义:
夜间灯光影像与区域和国家层面的用电量和经济活动密切相关。然而,对于DMSP-OLS在发展中国家农村环境中检测电气化程度的能力,几乎没有系统的知识。而无法获得电力的人中的绝大多数被认为集中在农村地区。
本文首次对利用DMSP-OLS夜间图像检测发展中国家农村电气化的能力进行了系统评估,这些国家的用电特点是电力负荷低、用户分散、基础设施有限和服务提供不稳定。
二、DMSP-OLS影像介绍:
美国国防气象卫星计划(Defense Meteorological Satellite Program,DMSP)由美国空军航天与导弹系统中心运作,卫星搭载的线性扫描系统(Operational LinescanSystem,OLS)传感器每日能获得全球内的昼夜图像,过境时间是当地20:00至21:30之间,空间分辨率是1KM。DMSP-OLS存在饱和问题,最高值仅63。
三、方法:
本文的主要研究区域是非洲塞内加尔和马里。为了研究村级用电与卫星捕获的光输出之间的关系,我们采集了2011年5月和6月的村级电气化调查数据,包括232个通电村庄和899个未通电村庄的地面调查数据,以及DMSP-OLS系列夜间灯光影像。通过对比这些村庄的夜间灯光影像亮度值与发展中国家村庄电气化的地面调查结果,分析利用DMSP-OLS夜间灯光影像监测非洲农村通电率的可行性。
塞内加尔夜间灯光影像,绿色:通电村庄(n=202),红色:未通电村庄(n=800)
四、结果:
(1)比较研究样本中所有通电和未通电村庄的年度、月度和日夜间灯光影像亮度值,在几乎所有情况下,电气化村庄都比非电气化村庄更明亮。但通电和未通电村庄之间的亮度差异通常较小。
(2)村庄在通电后的几年里确实更明亮,但增长似乎很慢,也许是因为在正式开始服务后安装所有路灯可能需要时间。
(3)一个村庄的路灯数量是影响村庄在DMSP-OLS夜间灯光影像中亮度值的主要因素。村庄中每增加20-60盏路灯,平均夜间灯光影像亮度就会增加1。与电气化家庭的数量、电气化后的年数、电力可用性低以及对服务质量不满等其他因素相关性较低。但也不太可能检测到路灯少于20盏的电气化村庄。
(4)将村庄的夜间灯光时序时序曲线与国家趋势进行比较,可以监测农村村庄的停电情况。
(5)采用夜间灯光影响平均值作为阈值这一简单方法就可以较高精度的监测村庄通电状况。使用所有夜间数据时精度最高,达71%,使用年度夜间灯光影像数据是精度次之,为61%,使用月度夜间灯光影像数据精度最低,仅为50%。
五、通电率遥感监测领域最新参考文献
1. Ou, S.; Wu, M.*; Niu, Z.; Chen, F.; Liu, J.; Wang, M.; Tian, D. Remote Sensing Identification and Analysis of Global Building Electrification (2012–2023). Remote Sens. 2025, 17, 777.
2. Gao, X.; Wu, M.*; Niu, Z.; Chen, F. Global Identification of Unelectrified Built-Up Areas by Remote Sensing. Remote Sens. 2022, 14, 1941.
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