基于夜光遙感影像的珠江三角洲空間演變分析

童一峰，王翠平

（集美大學(xué)港口與海岸工程學(xué)院，福建 廈門 361021）

0 引言

廣東省中南部的珠江三角洲在全國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中具有突出的帶動作用和舉足輕重的戰(zhàn)略地位，是中國人口集聚最多和綜合實(shí)力最強(qiáng)的城市群，具有“南海明珠”之稱。了解該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r有利于全國經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略部署。夜光遙感影像通過記錄夜間地表燈光強(qiáng)度信息被廣泛應(yīng)用于城市化研究和區(qū)域經(jīng)濟(jì)參數(shù)估算，能夠客觀反映社會經(jīng)濟(jì)的時空變化趨勢，對分析珠江三角洲地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

1 珠江三角洲夜光遙感數(shù)據(jù)

美國國防氣象衛(wèi)星（DMSP）搭載的業(yè)務(wù)型線性掃描傳感器（OLS），該傳感器能夠在夜間偵測到地表的微弱近紅外輻射，從而捕捉到城市的夜間燈光和火光，甚至可以探測到車流發(fā)出的低強(qiáng)度燈光，是目前夜光遙感的主要數(shù)據(jù)源。本文所用的2000—2020 年夜間燈光遙感數(shù)據(jù)來源于DMSP/OLS，我們對20 年中國區(qū)域年平均夜光數(shù)據(jù)進(jìn)行相對輻射定標(biāo)、掩膜處理與重分類，通過裁剪得出珠江三角洲區(qū)域的20 幅時序夜光遙感影像。從20 幅時序夜光遙感影記錄的燈光遙感數(shù)據(jù)可以看出，夜光遙感總量由2000 年的422536.51 上升至2020 年的1484608.27，同比增長了約250%。從空間分布來看，2000 年夜間燈光集中地區(qū)在澳門、廣東和深圳，而2020 年集中地區(qū)在以澳門、廣東和深圳為中心的同時，逐步向四周擴(kuò)散發(fā)展，汕頭和潮州等地區(qū)夜光遙感數(shù)量有了較大的提升[1]。

2 研究方法

夜間燈光遙感影像反映的是全球穩(wěn)定光源的燈光強(qiáng)度。數(shù)據(jù)報表導(dǎo)出2000—2020 年全國各省市的城市夜光總和，通過Excel 進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選與合并，計(jì)算每年各個省市的夜光總和變化率（變化率=該年的夜光總和/上一年的夜光總和）。夜光增長規(guī)模差異性可通過夜光總量與夜光增長率（light growth rate，LGR）兩個指標(biāo)來表示，如式（1）所示。

位序-規(guī)模法則是一個城市的規(guī)模和該城市在本國所有城市中按照人口規(guī)模排序的位序，能夠反映城市規(guī)模發(fā)展情況，體現(xiàn)城市分布的集中或分散程度，從而反映了城市內(nèi)外部的差異性。人均夜光的夜光發(fā)展指數(shù)=該地區(qū)夜光總數(shù)/該地區(qū)人口總數(shù)，其結(jié)果越大說明各地夜光數(shù)據(jù)與人口數(shù)量的水平差距比例越大[2]。

3 結(jié)果分析

本文使用獲取的2000—2020 年內(nèi)珠江三角洲地區(qū)的GDP 值以及夜光遙感總量，分析兩者變化趨勢的關(guān)系，得到兩者的兩兩相關(guān)性，并分析由2008 年開始的經(jīng)濟(jì)危機(jī)帶來的珠江三角洲經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。2016—2020 年珠江三角洲地區(qū)GDP 發(fā)展?fàn)顩r如圖1 所示，珠江三角洲夜光總和在全國的占比如圖2 所示。

圖1 2016—2020 年珠江三角洲地區(qū)GDP 發(fā)展?fàn)顩r

圖2 珠江三角洲夜光總和在全國占比

長期以來，GDP 是以行政單元為基礎(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，缺乏對應(yīng)的空間位置信息。鑒于夜間遙感數(shù)據(jù)具有刻畫城市夜間活力方面的特性，我們開展了夜光數(shù)據(jù)和GDP 數(shù)據(jù)的相關(guān)性研究分析，旨在實(shí)現(xiàn)GDP 數(shù)據(jù)的空間化，為更加精細(xì)的區(qū)域發(fā)展研究提供理論支撐[3]。珠江三角洲地區(qū)的夜間遙感數(shù)據(jù)和GDP 數(shù)據(jù)的皮爾遜相關(guān)性和斯皮爾曼相關(guān)性分析結(jié)果如表1、表2 所示。

表1 夜光數(shù)據(jù)和GDP 相關(guān)性分析（皮爾遜相關(guān)性）

表2 夜光數(shù)據(jù)和GDP 相關(guān)性分析（斯皮爾曼相關(guān)性）

由表中協(xié)方差，相關(guān)系數(shù)可以看出，珠江三角洲地區(qū)的夜光總和數(shù)據(jù)與該地區(qū)的GDP 數(shù)值具有一定的正相關(guān)性。

珠江三角洲夜光總和數(shù)據(jù)和GDP 數(shù)值，20 年時間內(nèi)分別增長了251%與896.01%，如圖3 所示。由圖3可以看出，盡管2008—2013 年GDP 呈現(xiàn)上升趨勢，但圖4 顯示夜光數(shù)據(jù)總和在2008—2010 年逐步下降，2010—2013 年出現(xiàn)了異常波動，而在2014 年后面又逐步趨于穩(wěn)定；夜光總和的變化率也可發(fā)現(xiàn)同樣的狀況如圖5 所示[4]。

圖3 夜光遙感數(shù)據(jù)和GDP 數(shù)據(jù)的增長率

圖4 2000—2020 年珠江三角洲夜光總和情況

圖5 2000—2020 珠江三角洲夜光總和變化率

珠江三角洲地區(qū)主要是勞動力導(dǎo)向的外向型經(jīng)濟(jì)，借助國內(nèi)廉價勞動力，通過外資引入并將產(chǎn)品遠(yuǎn)銷全球各地，為我國在國際產(chǎn)業(yè)鏈的循環(huán)中獲得一席之地。在2008 年全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)中，珠江三角洲模式運(yùn)行非常困難，從而導(dǎo)致了2008—2010 年該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的負(fù)增長[5]。

在經(jīng)濟(jì)危機(jī)的壓力下，珠江三角洲地區(qū)諸多企業(yè)選擇轉(zhuǎn)型升級。圖6 為三大產(chǎn)業(yè)占比情況，從2010 年開始，第二產(chǎn)業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重開始下降，第三產(chǎn)業(yè)所占比重逐漸上升，而2013 年達(dá)到48.45%。

圖6 珠江三角洲地區(qū)三大產(chǎn)業(yè)占比情況

4 珠江三角洲內(nèi)部區(qū)域發(fā)展不平衡

珠江三角洲地區(qū)城市可分為三部分，即東岸、西岸和內(nèi)陸中心區(qū)。東岸為香港、深圳、東莞以及惠州，西岸包括澳門、珠海、中山和江門，而中心區(qū)為廣州、佛山和肇慶。

圖7 和圖8 為珠三角地區(qū)人均夜光的夜光發(fā)展指數(shù)NLDI 的時序變化和空間分布圖。NLDI 值較小的為經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的區(qū)域，如廣州、深圳和汕頭，而NLDI 值較大的為經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較差的區(qū)域，主要分布在周邊山丘陵地帶，如韶關(guān)、清遠(yuǎn)、河源等地[6]。由圖8 可以看出，珠江三角洲地區(qū)整體NLDI 呈逐年遞減的趨勢，2008 年到2016 年期間從0.93 降低到0.86。深圳市、珠海市以及汕頭市的NLDI 值較低，約為0.30，6 年變化浮動為0.04；而河源市、陽江市、韶關(guān)市的NLDI 較高，約為2.00，6 年變化浮動為0.1。

圖7 珠江三角洲區(qū)域2008—2016 年NLDI 變化情況

圖8 珠江三角洲區(qū)域各城市NLDI 情況

基于2008—2016 年珠江三角洲各市的NLDI 值呈現(xiàn)負(fù)增長可以看出，珠江三角洲內(nèi)部區(qū)域發(fā)展不平衡在逐漸漸弱，珠江三角洲內(nèi)各地夜光數(shù)據(jù)與人口數(shù)量的水平差距比例正在逐步縮小，各城市之間逐步走向平衡趨勢[7]。

5 結(jié)語

珠江三角洲作為我國重點(diǎn)打造的國家城市群，其經(jīng)濟(jì)實(shí)力一直在穩(wěn)定的上升。本文借助2000—2020 年間的夜光遙感影像，采用位序-規(guī)模法則分析了珠江三角洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及經(jīng)濟(jì)危機(jī)帶來的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。論文基于NLDI 的時空數(shù)據(jù)指出了珠江三角洲地區(qū)各城市內(nèi)部的不平衡性在逐漸減弱，中心區(qū)和東岸反哺西岸的趨勢已經(jīng)較為明顯，借助廣深的優(yōu)勢，中心區(qū)的佛山和東岸的東莞，經(jīng)濟(jì)已經(jīng)逐步上升，但中心區(qū)的肇慶和東岸的惠州相對而言經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平依舊較低。