夜光遥感：解码城市夜色中的隐形密码

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Zheng, Q. Seeing the unseen in cities at night. Nat Cities 1, 725–726 (2024). https://doi.org/10.1038/s44284-024-00143-4

白天从太空看去，城市就像一片片宁静的灰色斑块，融入地球广阔的自然景观之中。然而到了晚上，城市灯光如静脉般闪闪发光，与周围的黑暗形成鲜明对比，展现出人类文明的活力脉搏。这些发光的图案生动地证明了我们的存在、繁荣和改变地球表面的力量。

郭华东及其团队最近发布了 《SDGSAT-1 卫星夜间灯光图像集》，该图集自称是“世界上第一张城市灯光夜间图像集”。该图集展示了可持续发展科学卫星 1 号 (SDGSAT-1) 上的微光成像仪拍摄的 10 个城市群和 154 个全球城市的多彩夜间图像。每张图像都具有独特的亮度、颜色和空间模式，讲述了它所描绘的城市的独特故事。

这本地图集让读者能够详细了解人类居住地的格局。以芝加哥为例。与美国许多主要城市地区类似，芝加哥市中心的街道布局紧密，高度有序、紧凑。向外移到郊区，人类居住地变得更加分散，呈不规则的格局延伸。与之形成鲜明对比的是，卢萨卡呈现出完全不同的景象。它的人类居住地像密集的盐粒和胡椒粒一样散布在整个景观中。只有在比较了这本地图集的所有城市灯光图像后，我才意识到人类居住地的空间格局存在显著差异——不仅在同一城市的不同街区之间，而且在城乡梯度上以及全球北部和全球南部的城市之间也存在差异。这种差异也让我思考在我们不可避免的城市化未来中，事情将如何展开：例如，目前郊区和全球南部一些城市的分散定居点是否会演变成更有条理的网格，或者是否会出现新的——也许更可持续的——城市化模式。

城市灯光的颜色不仅仅是一种审美选择，它们反映了所使用的照明技术类型，更有趣的是，它们反映了街区的历史和功能。较旧的街区通常采用绿色汞蒸气照明，而较新的街区则采用高压钠灯的橙色或 LED 和金属卤化物照明的白色。与住宅区的单色色调相比，商业区色彩缤纷，令人眼花缭乱，在夜景中很容易辨别。阿斯塔纳就是一个典型的例子：东北部的老城区沐浴在绿色的城市灯光中，而较新的南部地区则展示了从商业中心和热门观光景点发出的五彩缤纷的城市灯光。

城市灯光亮度的空间变化可以直接反映人口和经济活动的集中程度。一个明显的趋势是特大城市从单中心结构转变为多中心结构，因为它们试图缓解市中心的社会经济压力（例如，中国北京）。最亮的灯光通常标志着城市的生命线——连接城市中心和农村地区的道路，在夜间提供安全感。然而，黑暗中的地区光线较暗，也不一定能摆脱城市的印记（例如，朝鲜平壤）。

正如其名称所示，该地图集邀请读者通过城市灯光的视角来思考可持续发展。这些图片揭示了城市基础设施（如电力供应和交通系统）在城市内部以及全球南北之间分布不均。这与可持续发展目标 (SDG) 目标 7.1（旨在确保普遍获得负担得起的可靠能源）以及可持续发展目标 11.a（强调需要加强城市、近郊和农村地区之间的联系）密切相关。此外，城市灯光的颜色使我们能够评估室外照明系统的能源使用效率（绿色汞蒸气照明和橙色高压钠照明不如白色 LED 节能），并确定照明改进可以提高能源使用效率的区域，这直接有助于实现可持续发展目标 9.1（发展可持续和有韧性的基础设施）。该地图集还揭示了人类活动对自然栖息地的侵占，为评估可持续发展目标 15.5（减少自然栖息地退化）的进展提供了关键数据。

尽管有这些优点，读者在解读这本地图集时应谨慎。这些图像捕捉了 21:00 至 22:00 之间的城市灯光，但这些灯光的空间模式和亮度水平在夜间可能会发生很大变化。此外，卫星传感器探测到的城市灯光主要是向上发射的室外照明；因此，不应使用这本地图集来解读室内照明和相关的人类活动。最后，这本地图集主要展示了发达城市，而全球南部（例如南美洲的一些城市）、小岛屿国家和其他城市化程度较低的城市则没有得到充分展示。一方面，这部分是由于获取“持续云层覆盖”和“高纬度地区”（第 280 页）的高质量图像的挑战。另一方面，这些城市化程度较低的城市正面临快速的城市化和可持续发展的挑战，它们可以从这些城市灯光图像中受益最多。

尽管如此，我还是鼓励读者花点时间通过这本地图集的视角来探索我们城市的夜景。我毫不怀疑，这本精美而发人深省的地图集将启发我们对城市化的理解，更重要的是，它将用我们城市夜晚的内在美滋养读者的灵魂和思想。正如文森特·梵高曾经说过的，“夜，比白昼更鲜活，像一坛打翻的浓彩，黑处暗涌璀璨生机”。