论文总字数：15320字

目 录

1引言 1

1.1选题背景及意义 1

1.2国内外研究进展 1

1.2.1国内研究进展 1

1.2.2国外研究进展 1

2研究数据 2

2.1研究区域 2

2.2研究数据 2

3基于DMSP/OLS夜间灯光数据提取中国建设用地 3

3.1基于夜间灯光数据的邻域分析方法 3

3.1.1识别分界带 3

3.1.2提取分界带外建设用地 3

3.1.3提取分界带内建设用地 4

3.1.4建设用地的提取 5

3.2中国建设用地提取 5

3.2.1结果展示 5

3.2.2精度验证 7

4中国能源碳排放数据研究 8

4.1能源碳排放的计算方法 8

4.2中国省级碳排放计算结果 9

5基于DMSP/OLS夜间灯光数据的市级碳排放反演模型研究 9

5.1能源碳排放与灯光亮度相关性分析 9

5.2市级能源碳排放模型的构建 10

5.3市级能源碳排放结果分析 11

5.4结果分析 11

5.4.1碳排放总量的结果分析 11

5.4.2人均碳排放量的结果分析 13

6结论与展望 14

6.1结论与分析 14

6.2主要创新点 15

6.3主要不足点 15

参考文献 15

致谢 17

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的城市碳排放研究

张倪雨

, China

Abstract: Based on DMSP / OLS nighttime light data and provincial energy statistical yearbook data,the light intensity of DMSP / OLS night light is used to extract the light intensity of China's cities and cities, and the carbon dioxide emission model of municipal cities in 2000,2005 and 2013 in China is estimated by establishing municipal carbon dioxide emissions model,and overcomes the difficulties in the lack of municipal carbon emissions data, and analyzes the difficulties of the national and four economic zones Carbon emissions were analyzed separately. The results show that: (1) In 2000, 2005, 2013, the construction land in each year is increasing constantly. The growth rate is 13.4% in 2000-2005 and 15.9% in 2005-2010; (2) There is a good linear relationship between CO₂ values ​​and nighttime light data values ​​in China's provinces, R² is 0.6188, 0.7132 and 0.7195, respectively. From the time point of view, the CO₂ data value is increasing year by year.The annual growth rate is 12.06% in 2000-2005, and in 2005 - 2013 annual growth rate is 6.46%, which from the spatial point of view, the eastern region of carbon emissions is much larger than the western region; (3) The value of municipal CO₂ in China is increasing year by year in terms of total volume and per capita. The average annual growth rate of each city is 12.16% in 2000-2005 and 6.45% in 2005 and 2013. The rate was 11.8% in 2000-2005 and 5.2% in 2005-2013. From the space point of view, the eastern part of the carbon emissions is far greater than the west.Such as these first-class cities like Beijing, Shanghai, Guangzhou,the city carbon emissions is the most. Then, the per capita carbon emissions are also high in the east, which is also proportional to the people's living standards. For some cities like the northeastern and western regions, such as energy and heavy industry, the growth rate of carbon emissions has risen faster than other cities.

Key words: DMSP / OLS night light; carbon emissions; temporal and spatial changes; provincial and municipal levels

1引言

1.1选题背景及意义

当今世界，气候变化问题开始日益严重起来，环境问题正在面临十分严峻的考验。其中包括酸雨，全球气候变暖等问题。全球变暖已成为全世界关注的问题[1^]。碳循环过程是导致全球自然天气变化的基础动力之一。其中二氧化碳等的排放导致全球气温上升，而人类活动产生的CO₂占温室气体排放总量的一半以上。因此，研究能源消费所产生的CO₂排放成为当今科学研究界研究的重点目标。如今中国的经济已开始高速发展，中国已经超过了美国，成为了第一的碳排放大国，必须认真地去对待碳排放相关问题，并制定相关策略。因此，科学地去计算并分析不同区域能源碳排放，揭示它的机理问题，能够帮助我们科学的制定并进行能源碳减排计划，更加明确我们的目标，更好地保护气候环境。

传统的能源碳排放研究主要是根据国家统计局和其附属部门的提供的统计数据来进行的，但是基本很多统计数据都是以国家或省级为单元的，像市级这种较小单位的很鲜有，对于我们给去了解中国市级及其以下尺度的碳排放情况带来很大困难。 另外，由于国家，省，市数据之间统计口径、计算方法等存在不同，三种统计数据存在不一致性，给我国制定准确、科学的碳减排计划带来了较大的困难。因此，需要寻找新的方法去获得空间信息，对我国碳排放的相关规范进行评估。

1.2国内外研究进展

目前，碳排放研究作为一个全球性研究的热点问题之一[2^]，其中，化石燃料类能源碳排放消费是最大的人为排放源，是导致大气中二氧化碳等温室气体增加的主要原因[3^]，国内外许多学者都纷纷行动起来，对碳能源排放量计算，减排方案策略及影响因素等方面进行了深入研究[4-7^]。

1.2.1国内研究进展

由于国内的能源数据来源渠道有限，其中主要相关研究是基于能源统计数据按照IPCC标准来计算能源消费CO₂的排放量。赵荣钦等人^[8]通过建立能源碳排放及碳足迹模型，估算了每个省的化石以及农村生物质能源的碳排放量，结果显示中国2007年能源消费碳排放总量是1.65GtC，其中化石能源占89%。王铮和朱永彬^[9]等人通过统计年鉴数据，估算了我国能源产生的CO₂的情况，分析了在省级尺度上对国内1995-2006年的碳排放，发现了以煤为主要能源的地区或者是第二产业比重大的地区碳排放较高。苏泳娴等人建立了通过夜间灯光数据快速准确提取建设用地的邻域分析方法，探讨了与CO₂排放量之间的关系以及变化量，以及CO₂空间分布特点^[14]。

1.2.2国外研究进展

至今为止，国际上计算碳排放量的主要方法有物料平衡算法、生命周期法、排放系数法、模型法、实物法决策树法等[10^]。Schimel等人[11^]以详细燃料分类为基础，对全球 CO₂量进行估算，结果显示，1980s化石燃料消费和水泥生产所向大气中排放的CO₂占全世界排放总量的78%。Jae Hyun和Tae Hoon[12^]参考IPCC 提供的燃料CO₂估算法，基于韩国能源统计系统提供的能源消耗数据估算出韩国能源CO₂的季度排放量，与经济数据、能源数据进行了相关分析。Ilhan和Ali[13^]基于世界发展研究所提供的CO₂数据，使用自回归协整方法分析了土耳其的碳排放量与经济增长、能源消费和就业比例之间的长期和因果关系。模型法是利用生物地球化学模型，去进行生态碳循环流程的模拟，以此得到温室气体的通量，例如京都议定书中使用的MS-MRT模型、美国关于碳排放通常使用的SDA模型等[14^]。

2研究数据

2.1研究区域

该论文选取了中国大陆（港澳台地区除外）作为研究的区域（图2-1），从省级及市级尺度分析了国内二氧化碳排放的空间分布情况，中国在地理上处于亚洲的东部，太平洋的西岸，陆地面积约960万平方公里，本文对其大陆上的31个省份、直辖市及自治区（港澳台地区除外）进行了详细探讨。

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