城市環境研究所利用逐日夜間燈光數據量化COVID-19影響下人類活動時空變化取得進展

本文研究2020年中國春運前後COVID-19導致的大面積人類活動和夜間燈光劇烈變化,可以為相關研究提供數據和方法的支撐。本文以中國大陸31個省級行政區為研究區域,使用逐日夜間燈光數據NPP-VIIRS,探究不同區域人類活動在COVID-19影響下的空間差异和動態過程。

夜間燈光和人類行為息息相關,夜間燈光遙感數據已經被廣泛用於社會經濟參數估算、城市化監測、重大事件評估以及生態環境及健康等方面的研究。然而,由於流行病大爆發條件下人類活動的動態尚不明確,且通常情况下人類活動造成的夜間燈光波動範圍較小,鮮有研究刻畫兩者之間的動態關係。本文研究2020年中國春運前後COVID-19導致的大面積人類活動和夜間燈光劇烈變化,可以為相關研究提供數據和方法的支撐。

本文以中國大陸31個省級行政區為研究區域,使用逐日夜間燈光數據NPP-VIIRS,探究不同區域人類活動在COVID-19影響下的空間差异和動態過程。首先對逐日夜間燈光數據進行處理,去除月光、雲層、火點等引起的譟音;其次,設計多尺度分析框架;最後結合百度遷徙數據和疫情統計資料將疫情劃分為爆發期和恢復期兩個階段,從影響範圍、影響强度和恢復程度三個角度進行分析,並用百度出行强度數據進行精度驗證。主要有以下發現:

(1)燈光强度的變化不僅反映了人類活動的變化以及各都市管控措施的效果,而且,從整體上,燈光的變化趨勢可以間接反映某都市是否有疫情發生,對特定地點進行監測可以幫助我們及時了解都市管控措施的實施情況,如疫情爆發階段機場、高速公路出入口燈光明顯變亮。

(2)在疫情爆發階段,主要省會城市和城市群受疫情影響相對更大,受影響區域主要分佈在胡煥庸線以東。五大城市群的燈光輻射值均有不同幅度下降,其中長三角城市群、成渝城市群以及粵港澳大灣區受影響範圍更大。上海和重慶的燈光降低强度最高(圖1)。

圖1疫情影響範圍及影響强度

(3)在疫情恢復階段,燈光數據能够很好地反映出不同區域呈現的不同恢復過程(圖2)。西部和東北部都市穩步恢復,3月底燈光已接近去年同期水准。沿海城市的恢復則隨境外輸入病例的新增呈現出一定的反復,疫情最為嚴重的武漢則在3月底才逐漸開始恢復。截止3月31日,全國整體燈光强度已恢復到去年同期的89.48%。

圖2不同時期都市恢復程度

出行强度大數據和夜間燈光數據結果的高度吻合,進一步證明了本文結果的有效性。應用航太逐日夜間燈光數據能够及時而有效地監測大範圍流行病等突發公共衛生事件引起的極端社會經濟活動動態變化,進而能為快速瞭解各地受疫情影響的程度,疫情後復工複產情况,高效制定防疫應急回應等提供支援。

相關研究成果以Quantifying Spatiotemporal Changes in Human Activities Induced by COVID-19 Pandemic Using Daily Nighttime Light Data為題發表在國際期刊IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing,中國科學院城市環境研究所藍婷博士為第一作者,唐立娜研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金專案(41471137)的資助。

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資料標籤: 疫情 傳染病
本文標題: 城市環境研究所利用逐日夜間燈光數據量化COVID-19影響下人類活動時空變化取得進展
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656063420487565
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