Page 138 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第10期

第 50 卷第 10 期 曹汉瑞等：VIIRS 夜光影像中农田火像素识别方法 2073

time series of night-time light data, high resolution satellite images and land cover data. Results show that
the overall accuracy of pixel classification is 91.2%, the average producer accuracy is 91.9%, and the average
user accuracy is 91.0%. Among them, the producer accuracy and user accuracy of farmland fire pixel classi‑
fication are 86.4% and 92.6%, respectively. Conclusions: The random forest classification method was
used to classify the pixels on night-time light images into farmland fire pixels, stable light pixels and black
pixels with high accuracy. The proposed method can be used to filter out farmland fire pixels in Black Mar‑
ble products, so as to improve the evaluation accuracy for African social economy using night-light images.
Key words： night-time light remote sensing； NPP/VIIRS； Black Marble product； southern Africa； farm‑
land fire

夜光遥感是指在无云的夜间，遥感卫星、无 业用地占比较高，但农业现代化水平与世界其他
人 机 、气 球 等 平 台 搭 载 的 传 感 器 获 取 到 城 镇 灯 地区相比显著落后 ［19］ 。当地农民耕作以人工为
光、火点、生物质发光等可见光的过程。与日间 主，化肥的使用程度较低，通常会在播种前焚烧
遥感相比，夜光遥感可以更好地反映人类的社会 农田里的杂草制造草木灰以提升土地肥力。这
活动，已被广泛用于监测和分析社会经济环境的 导致夜光影像上会在某一时期出现频次高、范围
变化 ［1-2］ ，如城市形态 ［3-5］ 、城市化 ［6-8］ 、经济活动 ［9-12］ 广的高辐亮度像素（农田火像素）。如图 1 所示
和人口调查 ［13-15］ 等。 （本文地图底图来源于标准地图服务系统的非洲
一直以来，国际社会对非洲经济发展状况保 地图，原审图号为 GS（2020）4391，行政界线无修
持高度关注，然而由于缺少当地政府统计的可信 改），月平均夜光影像上显示刚果（金）、安哥拉和
数据，难以开展相应的社会经济评估工作 ［16］ 。夜 赞比亚等国家在 8 月出现大量农田火像素。这些
光影像具备反映社会经济的能力，并且具有易获 像素容易与城市照明灯光像素混淆，在一定程度
得、覆盖范围广等优势，常为非洲开展社会经济 上 影 响 了 利 用 夜 间 灯 光 评 估 非 洲 社 会 经 济 的
评估工作提供数据支持和决策依据 ［17-18］ 。非洲农 精度。

图 1 月平均夜光影像对比
Fig. 1 Comparison of Monthly Average Night-Time Light Images

目前学者们已经提出多种探测活跃火的方 MODIS 火灾和热异常产品的基础上，使用与环
法，并用于火点产品的生产。例如，在美国航空 境结合的方法检测白天和夜间生物质燃烧和其
航天局（National Aeronautics and Space Adminis‑ 他 热 异 常 。 地 球 观 测 小 组（earth observation
tration， NASA）生产的活跃火产品中，文献［20］ group， EOG）生 产 的 夜 间 火（VIIRS nightfire，
使 用 中 分 辨 率 成 像 光 谱 仪（moderate-resolution VNF）产品中，文献［22］使用 VIIRS 传感器可见
imaging spectroradiometer，MODIS）4 μm 和 11 光、近红外、短波红外和中波红外波段的数据，每
μm 通道探测活跃火灾。文献［21］使用可见光红 晚在全球范围内检测亚像素级的热源。然而，这
外 成 像 辐 射 仪（visible infrared imaging radiome‑ 些火点产品并不能有效提取出辐射能量较弱并
ter，VIIRS） 375 m 中红外和热红外波段影像，在 且持续时间短暂的农田火。