三、基于夜间灯光指数的城市扩张动态分析

目前已有许多传感器具备了在夜间对地表灯光亮度进行探测的能力，其中包括美国军事气象卫星DMSP（Defense Meteorological Satellite Program）搭载的OLS（Operational Linescan System）传感器、搭载在SuomiNPP（Suomi National Polar-orbiting Partnership）卫星的VIIRS（Visible Infrared Imaging Radiometer Suite）传感器等。由于目前仅有DMSP-OLS稳定夜间灯光数据具有长时间的有效历史数据，因此该数据被广泛应用于城市扩张动态分析。

将对于DMSP-OLS的分析划分为两个时间段，即1992—1999年和2000—2013年，分别对应不同的城镇化发展阶段。无论是从县域尺度还是城区尺度上看（图2-23、图2-24），我国2000—2013年灯光指数的强度相较于1992—1999年都表现出大幅的增长，特别是在东部沿海地区和典型快速发展城市群。对于京津冀城市群而言，2000—2013年间灯光强度大于5的区域要明显多于1992—1999年，相邻的山东、江苏等省份也同样表现出类似变化特征。1992—1999年黄土高原地区（山西、陕西、宁夏和内蒙古部分地区）的灯光强度多数小于1，而到了2000—2013年则大面积超过2。分别统计1992—1999年、2000—2013年和1992—2013年3个时段的变化速率发现，中国中东部地区城市化的速率大幅领先于西部地区，而2000—2013年整体的城市扩张速度也要快于1992—1999年，特别是对于东部沿海地区而言。图2-25分别是1992年、2000年、2005年、2010年、2013年全国县区尺度夜间灯光指数分布，其反映出进入2000年以来中国整体的城市化进程明显加速。为了验证基于夜间灯光数据反映的城市化进程的准确性，根据多期土地利用数据计算每个县区的城镇化率（城镇建设用地占县区的面积百分比），发现两者计算结果具有较好的一致性，特别是在黄淮海平原以及周边地区高城镇化率县区的集中连片分布，反映出评估结果的准确性（图2-26）。

城区尺度上反映出的变化规律与县区尺度上基本一致（图2-24），分别统计全国超大城市、特大城市和大城市夜间灯光指数变化，对比不同地区城市的城镇化率（图2-27、图2-28）。在超大城市中，1992—1999年、2000—2013年和1992—2013年夜间灯光指数增加速率最快的城市都是上海，其次是天津和广州；在特大城市中，以北方地区的郑州和唐山增加速率最快，其次是徐州、济南、长沙等城市；在大城市中，苏州、厦门、无锡、常州、深圳、汕头、宁波等重点城市的增加速率较快，其他城市落后幅度较大。

聚焦到粤港澳大湾区，香港和澳门的开埠时间比较早，1992年以前已经具有相当规模，夜间灯光指数在1992—2013年基本保持稳定或轻微增加趋势，没有大幅增长（图2-29）。而其他城市和县区的夜间灯光指数在1992—2013年大幅增加，以广州、深圳、东莞、佛山等城市最为典型，呈现稳定持续增长态势，增加速率分别为0.9/a、0.9/a、1.3/a和1.2/a。县区尺度上（图2-30），广州海珠、越秀、黄埔、荔湾、天河等城区的DN值相对较高，而从化、番禺、花都、白云、增城、南沙等地区的DN值相对较低；深圳罗湖、福田、南山等地区的DN值要高于其他地区，这些地区城市发展的时间比较早，因此增长速度相对较慢，而其他地区基数低但增速快；中山和珠海香洲区的DN值要高于珠海其他地区，4个地区的增加速度都相对较快；佛山南海、禅城、顺德区的DN值要高于三水区和高明区，总体都维持稳定上升趋势；惠州和江门各个城区的DN值都维持稳定增加态势，江门江海区和蓬江区的DN值要高于其他地区；肇庆端州区的DN值要显著高于其他地区。