基于DMSP/OLS夜光遙感影像的城市擴(kuò)張政策驅(qū)動(dòng)因素分析

汪韜陽(yáng)，張 過(guò)，李沛然，厲芳婷，郭雪瑤

1. 武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院, 湖北 武漢 430079; 2. 武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北 武漢 430079; 3. 成都市新都區(qū)交通運(yùn)輸局, 四川 成都 610500

城市空間驅(qū)動(dòng)力由多因素構(gòu)成，主要分為外部驅(qū)動(dòng)力和內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力。外部驅(qū)動(dòng)力包括政策、外部交通等因素；內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力包括人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)自然發(fā)展、產(chǎn)業(yè)聚集、科學(xué)技術(shù)條件進(jìn)步、自然環(huán)境約束、歷史文化等因素[1]。城市空間的擴(kuò)張是這些因素綜合推動(dòng)的結(jié)果[2]。當(dāng)前，城市擴(kuò)張的相關(guān)研究越來(lái)越多地利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行，其中夜光遙感影像以其特有的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展得最為迅速。其優(yōu)勢(shì)在于：①不存在傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的內(nèi)生性問(wèn)題；②數(shù)據(jù)具有空間化優(yōu)勢(shì)；③在時(shí)序上能夠客觀地從整體上把握城市的擴(kuò)張過(guò)程。因此，利用夜光遙感影像進(jìn)行城市擴(kuò)張驅(qū)動(dòng)力成因分析，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)[3]。

本文工作主要包括兩方面：一是DMSP/OLS夜光影像預(yù)處理；二是利用夜光影像進(jìn)行城市化分析。由于DMSP/OLS遙感影像受大氣等因素的影響，DMSP系列衛(wèi)星傳感器受測(cè)量誤差和探測(cè)能力衰減的干擾，用于拍攝夜間燈光的線性掃描業(yè)務(wù)系統(tǒng)(operational linescan system,OLS)本身存在獲取影像夜光值飽和等問(wèn)題，很多學(xué)者對(duì)于DMSP影像的預(yù)處理進(jìn)行了研究。DMSP夜光遙感研究專家Elvidge于2009年提出了一種基于不變區(qū)域的夜光遙感影像相互校正方法，并且將意大利西西里地區(qū)作為不變區(qū)域進(jìn)行了全球范圍內(nèi)的DMSP夜光遙感影像相對(duì)輻射校正[4]。2012年中國(guó)學(xué)者利用類似方法進(jìn)行了中國(guó)地區(qū)DMSP夜光遙感影像相對(duì)輻射校正[5]。文獻(xiàn)[6]通過(guò)夜光遙感影像與電力消費(fèi)的高度相關(guān)性，進(jìn)行了日本地區(qū)年度夜光影像飽和校正。由于文獻(xiàn)[6]的研究?jī)H限于單一時(shí)相的年度校正，文獻(xiàn)[7]提出了一種解決多時(shí)相的夜光遙感影像相對(duì)輻射校正方法，并且取得了良好的效果。

利用夜光影像進(jìn)行城市化分析、城市建成區(qū)提取是城市化研究中的重要課題。文獻(xiàn)[8]認(rèn)為城市建成區(qū)存在一個(gè)較優(yōu)的固定閾值，通過(guò)這個(gè)固定閾值進(jìn)行夜光遙感影像閾值化可以得到較為準(zhǔn)確的城市建成區(qū)面積。文獻(xiàn)[9]提出，在夜間燈光遙感影像中：①城市建成區(qū)應(yīng)該是一個(gè)保持了完整幾何形狀的連續(xù)區(qū)域；②像元的灰度值越高，表征其亮度越高，屬于城市建成區(qū)的可能性也就越大。類似地，文獻(xiàn)[10—12]也針對(duì)利用圖像分割進(jìn)行基于夜光遙感的建成區(qū)提取進(jìn)行了研究。夜光遙感影像也可以用于挖掘城市體系、城市群結(jié)構(gòu)等城市宏觀機(jī)理的研究。文獻(xiàn)[13]利用DMSP/OLS夜間燈光遙感影像進(jìn)行了空間聚類分析，計(jì)算了中國(guó)包括上海、廣州、北京等城市的城市群分布情況。文獻(xiàn)[14]基于不同的方法對(duì)遼寧中部城市群體系的演化進(jìn)行時(shí)序分析。文獻(xiàn)[15]通過(guò)DMSP/OLS夜光數(shù)據(jù)進(jìn)行了東北地區(qū)城市群城市化演進(jìn)的研究。該研究表明東北城市化進(jìn)程最快的5個(gè)城市分別是：沈陽(yáng)、長(zhǎng)春、哈爾濱、大慶、大連。文獻(xiàn)[16]通過(guò)對(duì)1992—2010年長(zhǎng)達(dá)19年的時(shí)序DMSP/OLS數(shù)據(jù)的研究，分析了環(huán)渤海地區(qū)的城市群空間格局演進(jìn)時(shí)序歷程，發(fā)現(xiàn)了中心城市與衛(wèi)星城市聯(lián)系變得更加緊密等現(xiàn)象。

以上研究大多針對(duì)夜光衛(wèi)星影像本身的信息進(jìn)行挖掘分析，僅用于表征城市發(fā)展過(guò)程中的明顯變化，未對(duì)引起變化的成因進(jìn)行深入分析。本文采用DMSP衛(wèi)星所獲取的中國(guó)區(qū)域年平均夜光影像數(shù)據(jù)，首先對(duì)1992—2012年共21年的數(shù)據(jù)進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)；其次通過(guò)經(jīng)驗(yàn)閾值法進(jìn)行城市建成區(qū)面積提取，并利用Landsat影像進(jìn)行精度驗(yàn)證；最后引入計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，以地級(jí)市主政官員的政治周期作為變量，對(duì)全國(guó)1992—2012年地級(jí)市擴(kuò)張的政策驅(qū)動(dòng)力因素進(jìn)行歸因分析試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，地級(jí)市主政官員政治周期的更替對(duì)城市擴(kuò)張方向存在顯著影響。

1 相關(guān)數(shù)據(jù)源介紹

(1) DMSP/OLS衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。DMSP(defense meteorological satellite program)是美國(guó)國(guó)防部的極軌衛(wèi)星計(jì)劃，DMSP上的線性掃描業(yè)務(wù)系統(tǒng)(operational linescan system,OLS)最初是專門(mén)為云層監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)的振蕩掃描輻射計(jì)，衛(wèi)星以一天14軌的速度飛行，每天能提供全球黎明、白天、黃昏和夜晚4個(gè)時(shí)段的觀測(cè)數(shù)據(jù)。DMSP系列衛(wèi)星具體參數(shù)如表1所示。

表1 DMSP衛(wèi)星平臺(tái)載荷參數(shù)

在DMSP/OLS的所有影像產(chǎn)品中，由NOAA在NGDC網(wǎng)站中發(fā)布的年平均無(wú)云數(shù)據(jù)(Version 4 DMSP-OLS Nighttime Lights Time Series)應(yīng)用最為廣泛。Version 4年平均無(wú)云合成數(shù)據(jù)由每年可用的DMSP/OLS全部數(shù)據(jù)平均而成，若當(dāng)年有多顆衛(wèi)星，則會(huì)有兩份數(shù)據(jù)。生成的年平均產(chǎn)品格網(wǎng)為30″，數(shù)據(jù)范圍為180°E—180°W，75°N—65°S，參考坐標(biāo)系為WGS-84，影像幅寬為3000 km。

(2) Landsat衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。Landsat(也即陸地衛(wèi)星)是美國(guó)航空航天局NASA(National Aeronautics and Space Administration)于1972年開(kāi)始發(fā)射的一系列對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，迄今為止已經(jīng)發(fā)射了8顆衛(wèi)星。Landsat衛(wèi)星采用具有太陽(yáng)同步特性的近極地圓形軌道，使得Landsat系列衛(wèi)星具有了良好的圖像可對(duì)比性，因?yàn)樵撥壍辣ＷC了北半球中緯度地區(qū)上午成像數(shù)據(jù)的太陽(yáng)高度角為25°～30°，成像條件良好且一致。鑒于Landsat衛(wèi)星影像時(shí)間跨度長(zhǎng)、可比性好，并且顧及基于Landsat數(shù)據(jù)進(jìn)行城市建成區(qū)提取已經(jīng)有較為成熟的自動(dòng)提取/目視判讀方法，故選用對(duì)應(yīng)夜光影像年份的Landsat數(shù)據(jù)作為參考影像提取城市建成區(qū)，用于計(jì)算夜光遙感影像提取城市建成區(qū)的最佳閾值。

(3) 中國(guó)行政區(qū)劃矢量圖。數(shù)據(jù)來(lái)源為中國(guó)國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心網(wǎng)站(http:∥ngcc.sbsm.gov.cn)，坐標(biāo)系為WGS-84橢球下的地理坐標(biāo)系。

(4) 社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。所用到的城市建成區(qū)數(shù)據(jù)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均來(lái)自于《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》。所用到的GDP統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均來(lái)自于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局。

(5) 公開(kāi)渠道搜集的我國(guó)地級(jí)市市長(zhǎng)的任期變遷情況，共包含全國(guó)656個(gè)地級(jí)市。

2 基于DMSP/OLS夜光遙感影像建成區(qū)面積提取方法

2.1 DMSP/OLS夜光遙感影像的相對(duì)輻射校正

由于DMSP/OLS遙感影像受測(cè)量誤差、探測(cè)能力衰減、大氣條件以及傳感器本身獲取夜光值飽和等因素的影響，針對(duì)DMSP/OLS系列衛(wèi)星影像進(jìn)行時(shí)序分析時(shí)，必須進(jìn)行相對(duì)輻射校正。本文采用偽不變特征點(diǎn)/區(qū)域法來(lái)實(shí)施[17]，步驟如下：①在不同的影像中尋找反射光譜不隨時(shí)間推移而改變的地物樣本點(diǎn)，稱為不變特征要素(pseudo-invariant features，PIF)；②通過(guò)不變特征區(qū)域進(jìn)行相同波段之間的線性/非線性回歸，求解回歸模型參數(shù)；③通過(guò)回歸參數(shù)進(jìn)行線性/非線性回歸變換，實(shí)現(xiàn)相對(duì)輻射校正。輻射校正流程見(jiàn)圖1。

圖1 夜光遙感影像相對(duì)輻射校正流程Fig.1 Flowchart of relative radiation correction calibration for night-light remote sensing image

2.2 夜光遙感影像的建成區(qū)面積提取

對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，“城市中的城市化區(qū)域”即為城市建成區(qū)[18]。在進(jìn)行建成區(qū)界定研究過(guò)程中，劃定依據(jù)主要是城市的景觀特征。不同的研究中對(duì)建成區(qū)的劃分方式并不相同，并不存在唯一標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)夜光遙感影像的建成區(qū)面積提取問(wèn)題，常用方法共4類：①經(jīng)驗(yàn)閾值法[8]；②突變檢測(cè)法[9]；③基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的比較法[19]；④基于輔助影像的空間比較法[10]。針對(duì)上述方案，需考慮如下因素：①后續(xù)研究所需的研究范圍較大，包括全國(guó)范圍，必須考慮提取方案的高效性；②由于針對(duì)全國(guó)范圍分析，因此要求不同城市之間的建成區(qū)面積具有可比性，必須考慮方案的普適性。顧及上述兩點(diǎn)因素，需要排除突變檢測(cè)法。因?yàn)樵摲椒ǖ钠者m性不強(qiáng)。本文針對(duì)其他方案采用對(duì)比試驗(yàn)的方式進(jìn)行了分析和選擇。

3 城市擴(kuò)張的政策驅(qū)動(dòng)因素分析方法

3.1 城市建成區(qū)的擴(kuò)張指標(biāo)構(gòu)建

構(gòu)建一個(gè)量化的指標(biāo)來(lái)衡量城市建成區(qū)的擴(kuò)張，是后續(xù)分析的關(guān)鍵。變量的構(gòu)建要顧及4個(gè)因素：①指標(biāo)可量化；②指標(biāo)要保持1992—2012年時(shí)間序列上的可比性；③指標(biāo)不僅能反映城市建成區(qū)的擴(kuò)張絕對(duì)值與增長(zhǎng)率，還能反映擴(kuò)張方向；④指標(biāo)要與統(tǒng)計(jì)變量結(jié)合以便于相關(guān)分析?；谏鲜隹紤]，本文采用如下方法進(jìn)行量化指標(biāo)構(gòu)建：將夜光數(shù)據(jù)中地級(jí)市范圍的亮斑轉(zhuǎn)化為矢量多邊形，求取該矢量多邊形的幾何中心，將其作為地級(jí)市的幾何重心；然后以地級(jí)市幾何重心為原點(diǎn)構(gòu)建平面坐標(biāo)系，以正北方向?yàn)?°，將地級(jí)市城區(qū)矢量多邊形分為8個(gè)象限，順時(shí)針每旋轉(zhuǎn)45°為一個(gè)象限；最后對(duì)每個(gè)象限多邊形與夜光亮斑矢量化的多邊形求交集，由此分別統(tǒng)計(jì)地級(jí)市8個(gè)象限夜光面積(圖2)。以這8個(gè)象限的夜光面積作為指標(biāo)，即可表征城市建成區(qū)擴(kuò)張的面積及方向。

3.2 城市擴(kuò)張方向變動(dòng)因素分析

本文引入計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的模型，結(jié)合基于DMSP/OLS夜光遙感影像提取的建成區(qū)數(shù)據(jù)對(duì)“城市擴(kuò)張的面積和方向中有多少因素是與主政官員政治周期相關(guān)”這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行歸因分析。

(1) 城市擴(kuò)張變化變量的構(gòu)建。本文構(gòu)建指標(biāo)grmaxdirchangecy來(lái)表征城市擴(kuò)張方向的變化。計(jì)算方法如下：首先計(jì)算出每一年8個(gè)象限各個(gè)城市建成區(qū)增長(zhǎng)率，取其中增長(zhǎng)率最大的象限方向作為maxdir(max direction)，然后對(duì)比上一年的maxdir，判斷其是否發(fā)生改變。對(duì)于c城市y年而言，若maxdircy較(y-1)年c城市的maxdirc(y-1)發(fā)生改變，則記lightcy=1，反而則記lightcy=0。

(2) 政策因素變量的構(gòu)建。本文采用替代變量的方式來(lái)衡量政策因素。除基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)外，國(guó)家通常難以干預(yù)具體某個(gè)地方發(fā)展的具體方向，這就導(dǎo)致了地方黨政領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)于城市開(kāi)發(fā)的方向具有很大的影響[20]，“一任領(lǐng)導(dǎo)一新城”的現(xiàn)象十分普遍。鑒于地方政府主政官員對(duì)于城市擴(kuò)張政策的核心作用，本文采用地級(jí)市主政官員的政治周期作為政策因素的替代變量。

(3) 歸因模型的構(gòu)建。本文采用下述回歸模型考察主政官員的變化對(duì)城市擴(kuò)張的影響

(1)

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

結(jié)合已有的地級(jí)市主政官員任職年限的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，本文所處理的試驗(yàn)區(qū)為中國(guó)大陸范圍(未包含我國(guó)臺(tái)灣和南海諸島)，所處理的數(shù)據(jù)對(duì)象是DMSP衛(wèi)星所獲取的年平均中國(guó)區(qū)域夜光影像數(shù)據(jù)。試驗(yàn)方案如下：首先對(duì)1992—2012年共21年的時(shí)序夜光影像進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)，確定其相對(duì)輻射基準(zhǔn)；其次采用不同的閾值確定方案進(jìn)行城市建成區(qū)面積提取，并通過(guò)Landsat影像進(jìn)行精度驗(yàn)證；最后引入計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型，以地級(jí)市主政官員政治周期為解釋變量，對(duì)全國(guó)1992—2012年地級(jí)市擴(kuò)張的政策驅(qū)動(dòng)力因素進(jìn)行歸因分析。

4.1 相對(duì)輻射校正

由于NGDC(National Geophysical Data Center)發(fā)布的部分年份定標(biāo)的夜光遙感數(shù)據(jù)已解決像元DN值飽和等問(wèn)題，故采用2006年輻射定標(biāo)數(shù)據(jù)(F16_20051128—20061224_rad_v4)作為參考影像，對(duì)1992—2012年一共33期夜光影像進(jìn)行相對(duì)輻射校正。為了分析待校正影像與參考所用影像的最優(yōu)擬合形式，33期夜光影像分別與參考影像進(jìn)行了如下5種模型的運(yùn)算：①線性函數(shù)模型；②指數(shù)函數(shù)模型；③二次多項(xiàng)式模型；④冪函數(shù)模型；⑤高斯模型的回歸分析，并比較這個(gè)5個(gè)函數(shù)模型擬合得到的相關(guān)系數(shù)?；貧w分析結(jié)果如表2所示。

表2 平均回歸系數(shù)

從表2可以看出，多項(xiàng)式擬合的回歸系數(shù)明顯最優(yōu)。故此，本文采用二次多項(xiàng)式擬合函數(shù)模型進(jìn)行33期DMSP/OLS夜光遙感影像的相對(duì)輻射校正工作。

此外，為了解決經(jīng)相互校正和飽和校正之后出現(xiàn)的影像之間DN總值不連續(xù)的情況，按照如式(2)進(jìn)行同年份影像的連續(xù)校正[17]

(2)

根據(jù)文獻(xiàn)[19]的研究，下一年的校正后夜光影像亮度值在對(duì)應(yīng)地塊不應(yīng)小于前一年同一地塊的像素值。若不滿足，則認(rèn)為夜光影像的像素值異常。校正方法如下

(3)

校正后1992—2012年DMSP/OLS中國(guó)區(qū)域夜光總量和增量如圖3所示。

由圖3可以看出，校正前后不同年份間夜光總量的連續(xù)性得到了顯著的提升。隨著年份的變化，不僅在夜光總量上沒(méi)跳變，而且增長(zhǎng)率也沒(méi)有明顯跳變，表現(xiàn)較為平滑。顧及夜光總量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高度相關(guān)性，符合20年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體趨勢(shì)。

4.2 建成區(qū)面積提取

利用夜光影像提取中國(guó)建成區(qū)面積采用的數(shù)據(jù)源有：①中國(guó)國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心網(wǎng)站提供的中國(guó)行政區(qū)劃矢量圖(http:∥ngcc.sbsm.gov.cn)，參考橢球?yàn)閃GS-84橢球；②社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(本文中所用到的城市建成區(qū)數(shù)據(jù)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均來(lái)自于《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》，收錄了全國(guó)656個(gè)建制城市(含地級(jí)及以上城市和縣級(jí)城市)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)等各方面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))；③選擇1995年、2003年、2011年3個(gè)等間隔年份的DMSP/OLS夜光遙感影像作為試驗(yàn)驗(yàn)證；④選擇成都、北京、武漢、鄭州、南京、樂(lè)山等6個(gè)地區(qū)的Landsat8數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。

分別設(shè)置夜光影像DN值的閾值為30、45、50作為影像二值化的參考，進(jìn)行建成區(qū)面積提取。分別統(tǒng)計(jì)每一個(gè)地級(jí)市相對(duì)于統(tǒng)計(jì)年鑒里地級(jí)市面積統(tǒng)計(jì)值的差值，并分別求出不同閾值情況下全國(guó)所有地級(jí)市相對(duì)差值的平均值，如表3所示。

表3 建成區(qū)面積誤差統(tǒng)計(jì)

從表3可以看出，在閾值45的情況下平均相對(duì)誤差是最小的，但是由于是與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)本身可能存在內(nèi)生性問(wèn)題?？紤]Landsat光學(xué)影像時(shí)間跨度長(zhǎng)、易識(shí)別、幾何基準(zhǔn)一致的特性，故選用對(duì)應(yīng)年份的Landsat數(shù)據(jù)作為參考影像提取城市建成區(qū)，用于計(jì)算夜光遙感影像提取城市建成區(qū)的最佳閾值。

考慮到中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展地域性明顯，本文選擇位于西部的成都、位于東部的南京、位于中部的武漢、鄭州以及一線城市代表北京、小城市代表樂(lè)山作為樣本進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。

再將基于夜光影像和Landsat影像提取的建成區(qū)面積進(jìn)行線性回歸分析，結(jié)果如圖4所示。

表4不同方式提取的城市建成區(qū)面積對(duì)比

Tab.4 Comparison of urban built-up area by the different methods km2

從上述結(jié)果可以看出，雖然基于Landsat影像提取的建成區(qū)面積與基于DMSP/OLS數(shù)據(jù)提取的建成區(qū)面積存在絕對(duì)差異，但進(jìn)行線性回歸時(shí)相關(guān)系數(shù)均高于0.9，相關(guān)性非常顯著。說(shuō)明基于夜光影像提取的建成區(qū)面積在空間尺度上具有可比性，可用于時(shí)序城市發(fā)展分析。從這個(gè)結(jié)果也發(fā)現(xiàn)采用閾值45的相關(guān)性最強(qiáng)，作為本文建成區(qū)面積提取的經(jīng)驗(yàn)閾值。

4.3 城市擴(kuò)張的政策驅(qū)動(dòng)因素分析

通過(guò)構(gòu)建的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型，對(duì)本文提取的

建成區(qū)面積的八領(lǐng)域進(jìn)行了回歸分析。

(1) 從建成區(qū)增長(zhǎng)率來(lái)看，城市建成區(qū)面積增長(zhǎng)率隨著主政官員任期的年限增加，出現(xiàn)顯著的逐年下降趨勢(shì)，如圖5所示。這說(shuō)明地方主政官員上任初期比在任后期要顯著地更加熱衷于城市建設(shè)。

圖2 全國(guó)地級(jí)市八象限裁切示意圖Fig.2 National prefecture-level city eight quadrant cutting diagram

圖3 1992—2012年DMSP/OLS中國(guó)區(qū)域夜光總量和增量變化Fig.3 Graphical variation and incremental variation of gradient in DMSP/OLS region in China from 1992 to 2012

圖4 兩種方式提取的建成區(qū)數(shù)據(jù)相關(guān)性Fig.4 Correlation graph of built-up data extracted by two ways

圖5 建成區(qū)增長(zhǎng)率柱狀圖Fig.5 Built-up area growth rate histogram

(2) 主政官員是否對(duì)城市擴(kuò)張方向產(chǎn)生影響。將全部數(shù)據(jù)代入回歸模型中，基于廣義的線性probit模型進(jìn)行回歸得到結(jié)果如表5所示。

表5城市擴(kuò)張方向歸因模型回歸結(jié)果

Tab.5Attributionmodelregressionresultstableforurbanexpansiondirection

注：*表示10%置信區(qū)間顯著；**表示5%置信區(qū)間顯著；Y表示控制該變量之后結(jié)果依然保持顯著。

由表5可以看出，市長(zhǎng)上任當(dāng)年和次年，城市建成區(qū)擴(kuò)張方向出現(xiàn)改變的概率會(huì)提高40%，上任后第2第3年改變的概率會(huì)提高44%，而且顯著性更高，置信程度高達(dá)95%。考慮到干擾因素的存在，本文將省份固定效應(yīng)provFE(province fixed effect)作為控制變量之后再次進(jìn)行了回歸，結(jié)果依然為顯著(Y)，表明在控制不同省份的固有差異之后，上述結(jié)論依然是成立的。同樣的，本文將年度固定效應(yīng)yearFE(year fixed effect)作為控制變量之后再次進(jìn)行了回歸，結(jié)果依然為顯著(Y)，表明在控制不同年份的固有差異之后，上述結(jié)論依然是成立的。綜上所述，地級(jí)市主政官員對(duì)城市擴(kuò)張方向的影響是顯著的。這說(shuō)明政策因素在我國(guó)城市發(fā)展中扮演了重要的角色，并且政策的不連續(xù)性較強(qiáng)，隨主政領(lǐng)導(dǎo)的決策變動(dòng)較大。如何保證政策的連續(xù)性，讓城市發(fā)展更為科學(xué)合理，值得國(guó)家有關(guān)部門(mén)給予更多的關(guān)注。

5 結(jié) 論

城市建成區(qū)的擴(kuò)張是整個(gè)城市化進(jìn)展的鮮明特征，通過(guò)研究城市建成區(qū)擴(kuò)張的驅(qū)動(dòng)力可以在一定程度上回答這個(gè)問(wèn)題。中國(guó)作為一個(gè)社會(huì)主義國(guó)家，集中力量辦大事是社會(huì)主義的一大優(yōu)勢(shì)，政策因素毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)是城市發(fā)展的一大驅(qū)動(dòng)力。本文引入計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，以地級(jí)市主政官員作為政策的替代變量，基于通過(guò)夜光遙感影像計(jì)算得出的城市建成區(qū)變化，對(duì)全國(guó)1992—2012年城市擴(kuò)張的政策驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了分析評(píng)估，得出了如下結(jié)論：

(1) 對(duì)DMSP/OLS夜光遙感影像進(jìn)行相對(duì)輻射校正是必要的。本文采用二次多項(xiàng)式模型進(jìn)行33期夜光遙感影像的相對(duì)輻射校正工作，保證了夜光影像DN值總量和變化率在時(shí)間維度上具有連續(xù)性。

(2) 通過(guò)經(jīng)驗(yàn)閾值法進(jìn)行了3個(gè)樣本年份的建成區(qū)面積統(tǒng)計(jì)，并基于Landsat影像對(duì)基于夜光計(jì)算得到的建成區(qū)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，確認(rèn)最佳閾值為45可以作為建成區(qū)面積統(tǒng)計(jì)的閾值。證明基于DMSP/OLS夜光影像提取的建成區(qū)數(shù)據(jù)是可以用于后續(xù)城市發(fā)展研究的。

(3) 引入計(jì)量經(jīng)濟(jì)回歸模型，以地級(jí)市主政官員作為政策的替代變量，通過(guò)夜光遙感影像分析城市建成區(qū)變化，對(duì)全國(guó)1992—2012年城市擴(kuò)張的政策驅(qū)動(dòng)力因素進(jìn)行了歸因分析，得出地級(jí)市主政官員對(duì)城市擴(kuò)張方向有顯著影響的結(jié)論。