失蹤人口回歸+爺青回，本篇介紹下Suomi NPP VIIRS夜間燈光遙感數(shù)據(jù)下載末贾。

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1 夜間燈光遙感數(shù)據(jù)簡介

夜間燈光遙感數(shù)據(jù)就是指利用遙感技術(shù)捕捉夜晚地球上的燈光分布狀況，可以有效反映人類活動的空間分布整吆，因此常用于各類社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)方面的遙感反演拱撵。這方面應(yīng)用的知名案例包括武漢大學李德仁院士與李熙老師利用夜間燈光監(jiān)測敘利亞戰(zhàn)爭狀況，斯坦福大學利用夜間燈光與機器學習算法識別全球貧困人群等表蝙。

當前常用的夜間燈光遙感數(shù)據(jù)主要是兩個衛(wèi)星拴测，一個是DMSP(Defense Meteorological Sate-llite Program)是美國國防部的極軌衛(wèi)星計劃，傳感器空間分辨率為3000 m府蛇，生產(chǎn)的夜光遙感產(chǎn)品空間分辨率通常為1000 m集索，同時DMPS夜光遙感數(shù)據(jù)是當前最長時間序列的夜光遙感數(shù)據(jù)（自1992-2013），可以提供長時間序列連續(xù)的夜光遙感監(jiān)測汇跨。另一個則是2011年發(fā)射的新一代對地觀測衛(wèi)星Suomi NPP务荆，該衛(wèi)星搭載的可見光/紅外輻射成像儀（Visible Infrared Imaging Radiometer Suit，VIIRS）能夠獲取新的夜間燈光遙感影像(Day/Night Band穷遂，DNB波段)函匕，空間分辨率也提高到750 m（以下簡稱NPP-DNB），生產(chǎn)的夜間燈光遙感產(chǎn)品空間分辨率通常為500 m蚪黑。這兩個衛(wèi)星以外盅惜，還有一些其他相關(guān)的夜間燈光衛(wèi)星，但是數(shù)據(jù)較少忌穿，且不易獲取抒寂。值得注意的是，2018年中國也發(fā)射了自己的首顆專業(yè)夜間燈光衛(wèi)星（由武漢大學設(shè)計與發(fā)射）——珞珈一號伴网。

另外這里推薦幾篇相關(guān)的夜間燈光遙感文章蓬推。第一篇是我參與的一篇RSE論文翻譯。第二篇是RSE最新的夜間燈光遙感綜述文章澡腾。

有GIS有意思︱運用夜燈與社交數(shù)據(jù)一眼識破北上渝三城多中心結(jié)構(gòu)
Remote sensing of night lights: A review and an outlook for the future

2 夜間燈光遙感數(shù)據(jù)下載

1 年和月尺度產(chǎn)品下載

DMSP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)提供年尺度產(chǎn)品下載沸伏。由于該衛(wèi)星存在過飽和效應(yīng)，NOAA為此發(fā)布了多套去飽和的校正影像动分，關(guān)于DMSP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)的詳細介紹可以參考ENVI/IDL的博客：DMSP衛(wèi)星介紹和數(shù)據(jù)下載毅糟。

DMSP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)年尺度產(chǎn)品下載地址：https://ngdc.noaa.gov/eog/dmsp.html

NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)提供了年，月和日尺度數(shù)據(jù)下載澜公。其中年和月的數(shù)據(jù)為合成產(chǎn)品姆另，經(jīng)過一定校正處理和合成。當前NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)的年產(chǎn)品和月產(chǎn)品合成工作由科羅拉多礦業(yè)大學承擔坟乾。NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)的年產(chǎn)品和月產(chǎn)品下載鏈接迹辐，其中月產(chǎn)品數(shù)據(jù)存在3個月滯后期。

科羅拉多礦業(yè)大學提供的NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)年尺度和與尺度下載地址：https://eogdata.mines.edu/download_dnb_composites.html

此外甚侣，這里要介紹另一套夜間燈光遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品明吩。約莫兩年前我曾經(jīng)收到一位當老師的同學提出的一個關(guān)于夜間燈光遙感問題：為什么印度的燈光比中國亮？之前我不是特別明白怎么回答殷费，一直到看到我即將介紹的這套產(chǎn)品印荔，終于有了答案，這套產(chǎn)品名為“火石（Flint）”详羡，是由中國科學院中國遙感衛(wèi)星地面站陳甫團隊研制的地球夜光產(chǎn)品數(shù)據(jù)集仍律。

這里引用該團隊在科普中國發(fā)表的文章中的文字“之前說NASA公布的夜光圖上印度比中國亮，主要原因那是圖沒做好实柠，另外一個原因是印度農(nóng)村密度大水泉，所以燈光分布廣，其實不怎么亮”來回答前面那個問題窒盐。

“火石（Flint）”產(chǎn)品主頁：http://satsee.radi.ac.cn/cfimage/nightlight/

科普中國文章“ 5年夜光遙感監(jiān)測合成茶行，中科院版全球高清夜光數(shù)據(jù)集來了！”:http://www.kepuchina.cn/wiki/yzts/201805/t20180518_629897.shtml

2 日尺度產(chǎn)品下載

本篇博客主要介紹NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)日尺度產(chǎn)品的下載登钥。目前NOAA官網(wǎng)提供從當天起到60天前的日尺度夜間燈光產(chǎn)品畔师，全球被分割為6塊。

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NOAA NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)日尺度產(chǎn)品下載地址：https://ngdc.noaa.gov/eog/viirs/download_ut_mos.html

初次外牧牢，NOAA也提供了過往的歷史日尺度數(shù)據(jù)下載看锉，被集成在NOAA的綜合大型數(shù)組數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（The Comprehensive Large Array-data Stewardship System，CLASS）中塔鳍。

NOAA CLASS系統(tǒng)：https://www.bou.class.noaa.gov/saa/products/welcome

如果想下載需要先注冊該網(wǎng)站的賬戶伯铣，接著選擇傳感器，NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)請選擇VIIRS_SDR的數(shù)據(jù)轮纫。

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點擊GO以后腔寡，跳轉(zhuǎn)到如下的頁面。

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接著可以設(shè)置感興趣研究區(qū)以及研究時間段掌唾。

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選擇所需的波段放前。

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NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)常用的波段文件為以下兩個忿磅，一個是DNB數(shù)據(jù)。

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另一個是對應(yīng)的定位數(shù)據(jù)凭语。

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選擇完畢以后葱她，點擊quick search % order。

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接下來就會等收到NOAA CLASS的下載郵件（如下圖）似扔。

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這個數(shù)據(jù)同樣是采用FTP進行下載吨些，對于FTP不了解的同學可以翻一下前面這篇博客：葵花8號衛(wèi)星數(shù)據(jù)簡介與下載（一）——數(shù)據(jù)介紹與FTP下載。

這里不贅述FileZilla軟件的安裝炒辉，只介紹如何配置FTP站點進行下載豪墅。

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點擊站點管理器。主機地址就是郵件最上面第一行FTP地址黔寇，用戶為anonymous偶器，密碼為user@internet。設(shè)置完畢點擊連接啡氢。

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接下來會看到很多文件夾状囱。根據(jù)你的訂單號找到對應(yīng)的文件夾下。

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然后把選擇的文件拖拽到左邊的本地文件夾即可下載倘是。

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NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)用戶文檔：https://ncc.nesdis.noaa.gov/documents/documentation/viirs-users-guide-tech-report-142a-v1.3.pdf

NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)初學者slides亭枷。

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

數(shù)據(jù)命名規(guī)則。

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除了以上數(shù)據(jù)搀崭，日尺度的產(chǎn)品數(shù)據(jù)還有NASA制作的一套校正產(chǎn)品——NASA Black Marble Product叨粘。

下載鏈接：https://viirsland.gsfc.nasa.gov/Products/NASA/BlackMarble.html

3 NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)讀取與可視化

1 Google Earth Engine

Google Earth Engine是Google推出的行星尺度的遙感云計算平臺，提供了大量遙感數(shù)據(jù)的集成與運算工具瘤睹。同時也包括DMSP和NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)（月尺度和年尺度）升敲。這里給出樣例的可視化代碼。

var dataset = ee.ImageCollection('NOAA/VIIRS/DNB/MONTHLY_V1/VCMSLCFG')
                  .filter(ee.Filter.date('2020-01-01', '2020-02-28'));
var nighttime = dataset.select('avg_rad');
var nighttimeVis = {min: 0.0, max: 60.0};
Map.setCenter(-77.1056, 38.8904, 8);
Map.addLayer(nighttime, nighttimeVis, 'Nighttime');

運行結(jié)果轰传。

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月尺度和年尺度產(chǎn)品提供的是tiff產(chǎn)品驴党。可以在ArcGIS和ENVI里進行進一步處理获茬。

2 日尺度hdf5數(shù)據(jù)讀取與可視化（ENVI）

關(guān)于用ENVI讀取日尺度hdf5數(shù)據(jù)的方式港庄，詳情參見以下ENVI/IDL博客與L3HARRIS。

夜光遙感數(shù)據(jù)處理

NPP VIIRS Datasets

3 日尺度hdf5數(shù)據(jù)讀取與可視化（R語言）

這里也介紹下如何在R語言里讀取hdf5以及轉(zhuǎn)換格式恕曲∨粞酰基礎(chǔ)的兩個包分別為raster和rhdf5。其中rhdf5必須通過BioManager包安裝佩谣。這里是安裝命令把还。

install.packages('raster')
install.packages('BioManager')
BioManager::install('rhdfr')

hdf5是一個在科學計算領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)格式，可以理解為多個文件夾壓縮而成的格式。對于這類文件讀取吊履，首先需要先了解文件的結(jié)構(gòu)才能讀取安皱。這里采用的命令就是h5ls。

h5ls(filename)

filename為hdf5文件名率翅。如下圖所示給出了NPP夜間燈光遙感數(shù)據(jù)hdf5文件的具體結(jié)構(gòu)练俐。

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我們所需要用到的屬性包括All_Data/VIIRS-DNB-GEO_All/下的Longitude和Latitude袖迎，以及All_Data/VIIRS-DNB-SDR_All/下的radiance冕臭，即夜間燈光DNB波段值。利用h5read函數(shù)讀取這幾個數(shù)據(jù)燕锥，命令行如下辜贵。

dnblat <- h5read(filename, 'All_Data/VIIRS-DNB-GEO_All/Latitude')
dnblon <- h5read(filename, 'All_Data/VIIRS-DNB-GEO_All/Longitude')
dnbrad <- h5read(filename, 'All_Data/VIIRS-DNB-SDR_All/Radiance')

這樣即得到了夜間燈光遙感數(shù)據(jù)矩陣形式存儲的經(jīng)度，緯度以及波段值归形。接下來將三個矩陣組合成一個柵格即可托慨。根據(jù)如下代碼即可得到一個柵格數(shù)據(jù)。

radpts <- cbind(long = as.vector(dnblon), lat = as.vector(dnblat), rad = as.vector(dnbrad))
radpts <- data.frame(radpts)
colnames(radpts) <- c("x", "y", "radiance")
e <- extent(randpts[, (1:2)])
r <- raster(e, ncol = ncol(dnbrad), nrow = nrow(dnbrad), crs = "+proj=longlat + datum=WGS84")
radr <- rasterize(radpts[, (1:2), r, radpts[,3], fun = mean)

簡單可視化結(jié)果如圖暇榴。