摘要：地震災(zāi)害及其災(zāi)后重建對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，地震間接經(jīng)濟(jì)損失不僅影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇政策，也關(guān)系到國(guó)家層面的經(jīng)濟(jì)援助。由于經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的跨區(qū)域性和數(shù)據(jù)獲取的難度，間接經(jīng)濟(jì)損失調(diào)查難以覆蓋所有經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。然而，一個(gè)地區(qū)的夜間燈光（NighttimeLight，NTL）可以反映該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。本項(xiàng)目重點(diǎn)介紹2023年土耳其哈塔伊省地震造成的間接經(jīng)濟(jì)損失及基于夜間光圖像的恢復(fù)重建進(jìn)展評(píng)價(jià)。首先，基于震前數(shù)據(jù)，建立國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GrossDomesticProduct，GDP）夜間燈光參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。其次，通過(guò)地震后災(zāi)區(qū)夜間光衰減來(lái)評(píng)估地震的間接損失對(duì)比直接損失，計(jì)算各個(gè)地區(qū)損失經(jīng)濟(jì)。最后，對(duì)以燈光亮度損失為特征的災(zāi)害損失、經(jīng)濟(jì)損失、人口影響區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：夜間燈光經(jīng)濟(jì)損失人口影響災(zāi)后重建

中圖分類(lèi)號(hào)：P315.9

AssessmentofEarthquakeLossesandEconomicRecoveryBasedonNighttimeLightData

YEQianTONG Xin

InstituteofDisasterPrevention，Langfang，HebeiProvince，065201China

Abstract：Earthquakedisastersandtheirpost-disasterreconstructionhaveaprofoundimpactonhumansociety，andindirecteconomiclossesfromearthquakesaffectnotonlyregionaleconomicrecoverypolicies，butalsoarerelatedtoeconomicassistanceatthenationallevel.Duetothecross-regionalnatureofeconomicactivitiesandthedifficultyofdataacquisition，itisdifficultforindirecteconomiclosssurveystocoveralleconomicactivities.However，NighttimeLight（NTL）inaregioncanreflectitseconomicactivities.ThisprojectmainlyintroducestheindirecteconomiclossescausedbytheearthquakeinHatayProvince，Turkeyin2023，aswellastheevaluationoftheprogressofrecoveryandreconstructionbasedonnighttimelightimages.First，afunctionalrelationshipbetweentheGrossDomesticProduct（GDP）andthenighttimelightparameterisestablishedbasedonpre-earthquakedata.Second，theindirectlossesoftheearthquakeareevaluatedbytheattenuationofnighttimelightinthedisasterareasaftertheearthquakeandcomparedwithitsdirectlosses，andthelosseconomyofeachregioniscalculated.Finally，disasterlosses，economiclossesandpopulationimpactareascharacterizedbylightbrightnesslossesarestatisticallyevaluated.

KeyWords：Nighttimelight;Economicloss;Populationimpact;Post-disasterreconstruction

經(jīng)濟(jì)活動(dòng)具有跨區(qū)域性并且數(shù)據(jù)獲取具有一定難度，間接經(jīng)濟(jì)損失調(diào)查難以覆蓋所有經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，而夜間燈光數(shù)據(jù)作為一種獨(dú)特的地表景觀現(xiàn)象能夠有效地描述光在地球表面的分布，能反映人類(lèi)夜間活動(dòng)及在活動(dòng)規(guī)律，成為城市社會(huì)和經(jīng)濟(jì)夜間活動(dòng)強(qiáng)度的重要指標(biāo)，并已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于城市化研究[1]。目前，夜間燈光數(shù)據(jù)已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)參考的一項(xiàng)重要指標(biāo)，通過(guò)燈光指數(shù)來(lái)評(píng)估地震發(fā)生前后的災(zāi)區(qū)損失和恢復(fù)情況，對(duì)評(píng)估地區(qū)經(jīng)濟(jì)損失和政府救援資源分配以及災(zāi)后重建恢復(fù)都具有重要科學(xué)意義。2023年上半年土耳其南部發(fā)生強(qiáng)震，因此選取哈塔伊省作為研究范圍。

1研究區(qū)域與數(shù)據(jù)源

哈塔伊省位于土耳其和敘利亞邊境，2023年 2月6日土耳其南部發(fā)生強(qiáng)震后，哈塔伊省就是受災(zāi)最為嚴(yán)重的省份之一。根據(jù)土耳其災(zāi)害與應(yīng)急管理局發(fā)布的消息，20日20時(shí)04分，哈塔伊省發(fā)生6.4級(jí)地震，震中位于該省內(nèi)地區(qū)；20時(shí)07分，哈塔伊省又發(fā)生5.8級(jí)地震，震中位于薩曼達(dá)區(qū)。因此，哈塔伊省受災(zāi)較為嚴(yán)重，選擇其為本項(xiàng)目的研究區(qū)域。使用NPP-VIIRS數(shù)據(jù)[2]，NPP-VIIRS夜間燈光數(shù)據(jù)由美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局提供我們具體選取的是震前震后受云遮擋影響較小的日期：震前2023年1月24日，震后2023年2月12日，以及下載了2022年第四季度的土耳其和哈塔伊省NPP-VIIRS夜間燈光數(shù)據(jù)。

2.研究方法

2.1國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值比值估算

首先要先證明夜間燈光數(shù)據(jù)與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GrossDomesticProduct，GDP）之間存在關(guān)聯(lián)，證明公式[3]：

式（1）中：是各省GDP；是全國(guó)GDP；是全省夜間燈光數(shù)據(jù)，是全國(guó)夜間燈光數(shù)據(jù)。依據(jù)從土耳其統(tǒng)計(jì)局獲取的土耳其全國(guó)各省2004—2021年各季度（及各年）的GDP和全國(guó)GDP，將這18年來(lái)的哈塔伊省的GDP數(shù)據(jù)和全國(guó)GDP相比得出結(jié)論：哈塔伊省大致占全國(guó)GDP的1.1%[4]。

2.2夜間燈光比值估算

首先需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將其投影到自定義TurkeyLambertConformal?;Conic投影下，利用哈塔伊省行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)裁剪出哈塔伊省區(qū)域的夜間燈光數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的影像數(shù)據(jù)采取掩膜法提取法，將提取出的燈光數(shù)據(jù)去噪，選取水體DN值和最大城市燈光值作為光閾值去噪[5]，水體DN值為全省前十大水域燈光數(shù)據(jù)，綜合各水域的平均燈光值得到水體DN值。選取經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的前八個(gè)城市最大燈光值進(jìn)行平均，得到發(fā)達(dá)城市最大光照值。利用校正方程：

計(jì)算結(jié)果=0.381，=123.45，其中Lc為季度NTL校正后的DN值，代表全國(guó)水體的平均光照DN值，代表發(fā)達(dá)城市的最大光照值，同樣處理哈塔伊省燈光數(shù)據(jù)。根據(jù)：

式（2）中：為哈塔伊省第四季度夜間燈光數(shù)據(jù)；為全國(guó)第四季度夜間燈光數(shù)據(jù)。計(jì)算出比值為1.7%，與哈塔伊省GDP占全國(guó)的比值大致相等，則可以說(shuō)明夜間燈光數(shù)據(jù)與GDP存在線(xiàn)性關(guān)系[6]。

2.32023年第一季度每日GDP估算

計(jì)算若地震未發(fā)生，哈塔伊省按照往年發(fā)展趨勢(shì)下應(yīng)有的GDP數(shù)值。根據(jù)此前可證明：

式（3）中：為哈塔伊省第一季度GDP；為全國(guó)第一季度GDP；為哈塔伊省第一季度夜間燈光數(shù)據(jù)；為全國(guó)第一季度夜間燈光數(shù)據(jù)。哈塔伊省及全國(guó)第一季度燈光數(shù)據(jù)處理等同于以上第四季度燈光數(shù)據(jù)處理方法，求得，同時(shí)計(jì)算可得哈塔伊省第一季度GDP。利用公式：

式（4）中：g為日均GDP；x為哈塔伊省2023年第一季度GDP；n為2023年第一季度天數(shù)。其中，計(jì)算出的g指若未發(fā)生地震，哈塔伊省若未發(fā)生地震本該有的第一季度日均GDP。

式（5）中：為原始日燈光數(shù)據(jù)歸一化之后的像素灰度值；為原始日燈光數(shù)據(jù)灰度值；為原始日燈光數(shù)據(jù)像素平均值；為原始日燈光數(shù)據(jù)像素標(biāo)準(zhǔn)差；為參考圖像的像素平均值；為參考圖像的像素平均值。

為估算哈塔伊省地震前后的日均GDP，建立計(jì)算模型：

式（6）中：是哈塔伊省地震前后的日均GDP；是2022年第四季度的日均GDP；是2022年第四季度平均夜間燈光輻射；為歸一化之后的灰度值。基于以上得出地震前后兩天的日均GDP大致相等，但震后值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于未發(fā)生地震時(shí)的趨勢(shì)值[7]。

3.結(jié)果與討論

3.1對(duì)哈塔伊省第一季度損失資金估計(jì)

根據(jù)Tüikkurumsal網(wǎng)站下載土耳其每年各季度GDP數(shù)據(jù)（1998—2023年），哈塔伊省GDP占比全國(guó)1.1%，估算哈塔伊省每年各季度GDP，建立預(yù)測(cè)模型，現(xiàn)需按照近年來(lái)GDP發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)2023年若未發(fā)生地震第一季度應(yīng)有GDP。

預(yù)測(cè)出2023年第一季度GDP大致為5389536百萬(wàn)美元，網(wǎng)站上提供2023年第一季度國(guó)家GDP為488754183百萬(wàn)美元，根據(jù)哈塔伊省占國(guó)家比例估算出哈塔伊省2023年第一季度GDP為5376296百萬(wàn)美元，與預(yù)測(cè)值相差13240百萬(wàn)美元。根據(jù)世界銀行全球快速災(zāi)后損失估算報(bào)告對(duì)土耳其震后損失統(tǒng)計(jì)，得出哈塔伊省平均損失估算報(bào)告對(duì)土耳其震后損失統(tǒng)計(jì)，得出哈塔伊省平均損失12448百萬(wàn)美元。所以預(yù)測(cè)值大致符合實(shí)際。

3.2經(jīng)濟(jì)損失評(píng)價(jià)

由世界銀行估算的哈塔伊的GDP平均值，根據(jù)各地區(qū)震前震后燈光變化情況按燈光變化比率分配全省受災(zāi)資金到各地區(qū)。根據(jù)燈光變化大小來(lái)對(duì)受災(zāi)人口其受災(zāi)害影響損失情況進(jìn)行分級(jí)，分別統(tǒng)計(jì)各地區(qū)受災(zāi)人口等級(jí)數(shù)量（4.4受災(zāi)人口統(tǒng)計(jì)）。按受災(zāi)嚴(yán)重區(qū)域在損失資金中占比55%，受災(zāi)中等區(qū)域在損失資金中占比35%，以及受災(zāi)較低地區(qū)損失資金占比10%來(lái)進(jìn)對(duì)世界銀行統(tǒng)計(jì)的受災(zāi)資金進(jìn)行分配[8]。

3.3災(zāi)后危機(jī)區(qū)劃分

將震前1月24日及震后2月12日的燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，使用的歸一化公式（2.4部分）計(jì)算灰度值，利用柵格計(jì)算器計(jì)算RN值，

（7）

式（7）中：為2023年2月12日震后的夜間燈光輻射總量；為2023年1月24日震前的夜間燈光輻射總量。越小，災(zāi)害損失越嚴(yán)重。根據(jù)值進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)并劃分等級(jí)[9]，即“high”（0<<0.28）

“Moderate”（0.28<<0.62）“Low”（0.62<<1.26）“No”（1.26<<25.92）。

3.4受災(zāi)人口統(tǒng)計(jì)

根據(jù)WorldPop上的哈塔伊省人口數(shù)據(jù)圖連接RN值等級(jí)圖，根據(jù)受災(zāi)區(qū)域提取地震受災(zāi)人口，按受災(zāi)區(qū)域等級(jí)對(duì)應(yīng)受災(zāi)人口將受災(zāi)人口影響程度劃分為4個(gè)等級(jí)“High”“Moderate”“Low”“No”。根據(jù)受災(zāi)人口分區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)在每個(gè)市內(nèi)遭受災(zāi)害各個(gè)等級(jí)的人數(shù)，根據(jù)受災(zāi)人口所占比例最后形成每個(gè)市單獨(dú)的受災(zāi)程度統(tǒng)計(jì)柱狀圖[10]。

4.結(jié)論

本文利用水體DN值和最大城市燈光值校正NPP-VIIRS月度無(wú)云夜間燈光數(shù)據(jù)和日燈光數(shù)據(jù)，得出以下主要結(jié)論：

通過(guò)對(duì)比哈塔伊省和土耳其同一時(shí)間段的夜間燈光數(shù)據(jù)之比和哈塔伊省和土耳其的GDP之比，可以得出夜間燈光數(shù)據(jù)與GDP之間存在著一定的線(xiàn)性關(guān)系。研究區(qū)域內(nèi)整體的燈光總強(qiáng)度在發(fā)生后呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，根據(jù)近年來(lái)第一季度GDP來(lái)預(yù)測(cè)若未發(fā)生地震的GDP，將其與已公布的2023年第一季度GDP相減可以得出所損失的GDP，將其按照每個(gè)地區(qū)的受災(zāi)嚴(yán)重程度及進(jìn)行分配，可得出每個(gè)地區(qū)的災(zāi)害損失具體數(shù)值。

將受損程度與人口分布圖相關(guān)聯(lián)，分行政區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可得到每個(gè)區(qū)域人口受災(zāi)情況，受災(zāi)影響最嚴(yán)重的地區(qū)主要分布于中部和南部地區(qū)，與官方統(tǒng)計(jì)基本一致。通過(guò)對(duì)受災(zāi)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行預(yù)測(cè)和對(duì)受災(zāi)影響區(qū)域和人口進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為之后政府災(zāi)后救援和重建從多維角度進(jìn)行分析。

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