夜间灯光数据可以被用来研究人类活动的空间分布，例如能源消费模式、勾勒城市边界，很多研究表明灯光的面积或亮度与人口密度、GDP、能源消耗、碳排放、贫困分布、不透水表面密度分布图、粮食需求分布图、城市建设中的钢铁使用情况分布、自然灾害、地区武装冲突等等有很高的相关性，可以利用夜间灯光数据做预测分析。本文将目前可获取的夜间灯光数据进行整理，大家可以根据自己的研究需求选用合适的数据。
1. DMSP-OLS
传统上普遍使用的卫星夜间灯光数据是DMSP-OLS数据。美国空军国防气象卫星计划（DMSP）从20实际70年代就开始实行。DMSP是一个太阳同步卫星，绕地球两极飞行，飞行高度大概是830km，周期是101分钟。每天DMSP-OLS可以环绕地球14圈，对于各地的夜间观测一般于当地时间20:30到21:30之间经过该地上空，所以DMSP日夜卫星可以提供每天的全球夜间灯光数据。在夜间，OLS传感器可以探测到的辐射强度是从1.54×10−9 W·cm−2·sr−1·μm−1到3.17×10−7 W·cm−2·sr−1·μm−1，用数字0-63表示，0代表该处没有灯光，而63则是饱和灯光值。因此，OLS数据中的灯光强度是一个相对的值，而不是绝对灯光辐射强度值。OLS传感器全球的扫描范围是从北纬75°到南纬65°，除了高纬度的两极区域，基本覆盖了所有人类居住的区域。其分辨率分为两种，一种称为“fine”的0.5千米的分辨率，另一种称为“smooth”的2.7千米的分辨率。
NOAA/NGDC Earth Observation Group 提供了1992年到2013年每年的夜间灯光数据。目前放在以下两个网站上。Earth Observation Group - Defense Meteorological Satellite Progam, Boulder | ngdc.noaa.gov
https://ngdc.noaa.gov/eog/dmsp/downloadV4composites.html
DMSP Nighttime Lightshttps://eogdata.mines.edu/products/dmsp/最新的第四代DMSP-OLS夜间灯光数据（Version 4 DMSP-OLS Nighttime Lights Time Series）可以从网站下载，这些数据都是去除了云层的干扰，均采用“smooth”的分辨率。当有两个卫星同时采集数据时，就分别生成两个数据。数据被转换成30弧秒的栅格，范围从经度-180°到180°和纬度-65°到75°。所有数据都利用一定方法去除了太阳光、月光、光火、云层和极光的影响。此网站的数据集中分为四类：无云观测次数数据（F1?YYYY_v4b_cf_cvg.tif）、未经去除噪音的可见光平均值数据（F1?YYYY_v4b_avg_vis.tif）、去除噪音的稳定光数据（F1?YYYY_v4b_stable_lights.avg_vis.tif），以及可见光平均值乘观测频率的数据（avg_lights_x_pct）。其中广泛被应用于监测那些主要依靠统计手段来获得的数据（例如电力消费和社会经济活动强度）的是去除噪音的稳定光数据（stable_lights）。如遇下载困难，可联系作者帮忙下载。
由于探测器的限制，灯光值只能从0到63，在很多城市区域，灯光很亮，其灯光实际值远远大于63，这就造成了灯光饱和区域的信息丢失。为此，EOG生产了一套没有传感器饱和的全球夜间灯光产品。可从以下网址获取。NOAA/NGDC - Earth Observation Group - Defense Meteorological Satellite Progam, BoulderDefense Meteorological Satellite Progamhttps://ngdc.noaa.gov/eog/dmsp/download_radcal.html
如遇下载困难，可联系作者帮忙下载。
DMSP全球夜间灯光序列是6颗独立卫星的OLS数据生成的。随着时间的推移，每个卫星的轨道逐渐转向更早的过境时间，从白天/夜晚轨道滑向黎明/黄昏轨道。 只要过境时间晚于19:30，DMSP传感器就会在全球范围内收集足够的夜间数据，用于每年的夜间灯光产品生产。 最近，NOAA发现F-15的轨道一直在移动，并在2012年开始收集黎明前的夜间数据，这种情况一直持续到2018年，卫星F16也可能在黎明前收集了可用的夜间数据，因此可用的DMSP夜间灯光数据扩大到2019年，只是原数据收集的是前半夜的数据，新数据（2013-2019） 收集的是后半夜的数据，如下图所示。数据可从DMSP Nighttime Lights网站下载。
上述网站还提供了将VIIRS数据转换为类似DMSP的数据（DMSP-like Nighttime Lights Derived from VNL (DVNL)），这是因为：（1）VIIRS的饱和值大于DMSP，（2）VIIRS传感器的空间分辨率比DMSP高5倍。 对于那些超过饱和阈值的DMSP数据，没有办法获得取值。 在VIIRS图像中将宽范围的值进行过滤或平滑是可能的，但没有确定的方法为DMSP添加细节。
2. VIIRS
由NASA和NOAA共同研发的新一代对地观测卫星Suomi NPP于2011年10月28日发射，搭载了五个对地观测传感器，其中包括可见光红外成像辐射仪Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS)，其Day/Night Band (DNB)波段可以观测夜间灯光。相比于OLS，VIIRS有很大提升，例如，其分辨率为742 m，辐射的探测范围是3×10–9 W·cm−2·sr−1·μm−1到0.02 W·cm−2·sr−1·μm−1，事实上，可探测的噪声基底可达5×10−11 W·cm−2·sr−1·μm−1，分辨率更高，探测的辐射强度范围更广。但是，VIIRS也并不是在所有方面都优于OLS，例如，它可探测到的波长范围是505-890 nm，不包括500nm以下的LED光源，所以，在一些开始用更加节能的LED光源代替高压钠灯的城市，VIIRS可探测到的光强就会偏小，而OLS可探测到的波长范围是0.4μm到1.1μm，可以探测到更多LED光源。另外VIIRS是在当地时间凌晨1:30左右到达当地上空，此时利用灯光照明的人类活动一般比20:30-21:30要少，所以VIIRS探测到的灯光强度比OLS探测到的实际值要小（Falchi et al., 2016）。图1总结了OLS和VIIRS的主要参数对比。
图1
Earth Observation Group 在下面的网站提供了VIIRS DNB夜间灯光数据集。（该网址同时也集合了上面的DMSP-OLS数据，可以看哪个下载速度快用哪个）VIIRS Nighttime Lighthttps://eogdata.mines.edu/products/vnl/该数据产品包括了从2012年4月开始全球北纬75°到南纬65°每月的数据，每一组全球的灯光图像按照经纬度被切分为6个部分，云层、闪电、月光照射的影响被消除。整体来讲，VIIRS数据较OLS数据更容易利用算法分离出灯光和燃烧的火光，以及云层、雪覆盖的影响。图2为在城市尺度下两种探测卫星探测到的夜间灯光的对比情况，可以看出，VIIRS数据比OLS数据有更少的光亮面积，分辨率更高，甚至可以分辨出被明显照亮的街区干道，在城市中心，VIIRS数据比OLS数据有更少的过饱和现象，城市中心的灯光向四周的渗透现象也更少，可以更明显地分辨出城市中心和周边郊区。
图2
网站上第一代数据（v10）包含2012-最新月度数据，2015和2016的年度数据。v1数据有两种版本，“vcm”和“vcmsl”，“vcm”是去除了任何受stray-light影响的数据，“vcmsl”是经过stray-light校正程序，包括校正过的数据，并包含覆盖两极的更多数据，但是数据质量有所降低，用户可以选择使用。月度数据可以从tiled和non-tiled两种方式下载，tiled就是分区域，可以选择自己需要的区域，中国区域就是75N060E，non-tiled是全球整体，一次下载的数据量更全更大。
数据格式：GeoTIFF
分辨率：15 arc second (~500m at the Equator)
坐标参考：EPSG:4326 (Geographic Latitude/Longitude)
单位：(avg_rade9h) nW/cm2/sr
第二代数据（v20）包含2012-最新的全球年度数据，其中VIIRS_V2 average-masked数据基于第一代数据用新方法过滤火灾和背景光，属于较为常用的数据。如遇下载困难，可联系作者帮忙下载。
最近网站又更新了v2.1数据，说是修正了一些bug，可以下载2012-最新的全球年度数据。
网站上最新的说明说2022年7月左右因为仪器异常数据不可用。
后缀名解释：
"vcm/vcmcfg" (VIIRS Cloud Mask). 未经过杂散光校正，如果有杂散光校正图像尽可能使用杂散光校正图像。
"vcmsl/vcmslcfg" (VIIRS Cloud Mask - Stray Light Removed). 仅适用于每月的VNL V1数据。
"vcm-ntl" (VIIRS Cloud Mask - Nighttime Lights). 基于"vcm" 图像，背景设置为0。
"vcm-orm" (VIIRS Cloud Mask - Outlier Removed). 过滤掉火灾和其他短暂光源的离群值。
"vcm-orm-ntl" (VIIRS Cloud Mask - Outlier Removed - Nighttime Lights). 基于 "vcm-orm" 图像，背景设置为0。
VNL V1
"avg_rade9"，平均辐射强度, 单位：nW/cm2/sr
"avg_rade9h"，平均辐射强度四舍五入至百分位 (nW/cm2/sr)
"cf_cvg"，无云覆盖数
"cvg"，覆盖数
VNL V2
"average"，月均辐射强度, 单位：nW/cm2/sr
"average-masked"，去除背景光的月均辐射强度, nW/cm2/sr
"cf_cvg"，无云覆盖数
"cvg"，覆盖数
"max"，月最大辐射强度, nW/cm2/sr
"median"，月辐射强度中位数, nW/cm2/sr
"median-masked"，去除背景光的月辐射强度中位数, nW/cm2/sr
"min"，月最小辐射强度, nW/cm2/sr
网站还包括了云层数据、灯光数据与其他数据相关性讨论的数据、不同区域提取的数据、为艺术家提供的高清图片数据、特殊地区观测数据、电灯闪烁数据等。
3. 珞珈一号卫星数据
该卫星是全球首颗专业夜光遥感卫星，由武汉大学领衔，联合长光卫星技术有限公司研制。这是武汉大学“珞珈一号”科学试验卫星工程的第一颗卫星，2018年6月2日发射，分辨率130m，幅宽250km，主要用于试验验证国内处于空白的“夜光遥感”技术，和国家急需的“低轨卫星导航增强”等技术。
数据可从网站上下载，需要辐射亮度转换后使用，网站上都有说明。
珞珈一号
4. 全球夜间灯光时序数据
中国农业大学土地科学与技术学院李雪草教授团队的成果。
数据简介: 通过协调来自DMSP数据的相互校准的NTL观测值和来自VIIRS数据模拟的类似DMSP的NTL观测值，在全球范围内生成了一个综合的、一致的NTL数据集。生成的全球DMSP NTL时间序列数据（1992-2022）显示出一致的时间趋势。分辨率1km。
相关论文: Li, X.C., Zhou, Y.Y.*, Zhao, M., & Zhao, X. 2020. A harmonized global nighttime light dataset 1992-2018. Scientific Data, 7, 168. doi: 10.1038/s41597-020-0510-y.
数据链接: https://pan.baidu.com/s/1JzxN54pecQlM6SEHdx4xTg?pwd=7d9k
5. 全球500米分辨率的“类NPP-VIIRS”夜间灯光数据集（2000-2022）
华东师范大学余柏蒗教授团队的成果。基于卷积神经网络的自动编码器(AE)模型整合校准2000-2012年DMSP-OLS年度夜间灯光数据和2013-2018年NPP-VIIRS月度夜间灯光数据，进而获取了模拟NPP-VIIRS夜间灯光扩展时间序列数据，该校准数据经检验具有良好精度和时空一致性。
相关论文：Chen Zuoqi, Yu Bailang*, Yang Chengshu, Zhou Yuyu, Yao Shenjun, Qian Xingjian, Wang Congxiao, Wu Bin, Wu Jianping. An Extended Time Series (2000–2018) of Global NPP-VIIRS-Like Nighttime Light Data from a Cross-Sensor Calibration. Earth System Science Data, 2021, 13(3): 889-906.doi:10.5194/essd-13-889-2021, 2021
下载方式：
国家地球系统科学数据中心数据详细信息
https://dataverse.harvard.edu/dataset.xhtml?persistentId=doi:10.7910/DVN/YGIVCD
