利用 DMSP/OLS灯光数据进行城市扩展研究，首先需要确定提取城镇区域的阈值，从而才能对城镇区域进行提取。Croft[15]在20世纪70年代末首次提出了可以依据DMSP/OLS夜间灯光数据来提取城市区域。至此之后，越来越多的学者也展开了利用灯光数据提取城市建成区域的研究。然而，由于局部非人口密集区单体夜光“亮点”的影响，DMSP/OLS所探测到的反映人类活动的灯光分布范围往往会大于实际情况。为了解决这一问题，很大一部分学者就把目光转移到了灯光数据的阈值设定上，他们认为必然存在一个阈值，使得提取出的灯光区域范围与实际城市建成区范围一致或接近[16]。

苏州市作为江苏省长江经济带以及长江三角洲的重要组成部分，研究其扩张特征对于促进地区经济发展、优化城市空间布局等方面具有重要的现实意义。因此，本研究将基于 DMSP/OLS 夜间灯光数据，采用二分阈值法提取苏州市 1996-2010 年的城镇地域边界，反演十几年来苏州市城市地域扩张的时空进程，并对该城市十几年来地域扩张方向、空间格局以及扩张模式三个方面的时空规律开展应用与评价研究。

2  研究过程

2.1 研究区概况

苏州市（东经119°55′～121°20′，北纬30°47′～32°02′之间）位于江苏省东南部，长江三角洲中部，是江苏省长江经济带的重要组成部分。到2015年底，苏州市下辖5个市辖区（姑苏区、高新区（虎丘区）、吴中区、相城区、工业园区）、代管4个县级市（张家港、常熟、昆山、太仓），如图1所示。全市土地面积约为8488.42km2。全市地势低平，海拔4米左右，其中平原面积约占总面积的54.8%，丘陵面积约占总面积的2.7%。截至2017年底，苏州市常住人口约1068.4万，地区生产总值 17319.51亿人民币。

图1  苏州市行政区划图

2.2 数据来源

（1）灯光数据：本研究所用数据主要为DMSP/OLS（Version4）非辐射定标的夜间灯光影像数据集。该数据集来源于美国国家海洋与大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA）下属的美国国家地球物理数据中心（National Geophysical Data Center,NGDC）。现有的影像数据集包括由6个不同的DMSP卫星F10（1992-1994）、F12（1994-1999）、F14（1997-2003）、F15（2000-2007）、F16（2004-2009）、F18（2010-2013）获取的来自1992-2013年共34期影像，所有影像均可在NGDC的网站（http://ngdc.noaa.gov/eog/dmsp/downloadV4composites.html）下载。每期DMSP/OLS（Version4）非辐射定标的夜间灯光影像数据集包括3种全年平均影像：平均灯光影像、无云观测频数影像和稳定灯光影像。本研究采用的是稳定灯光影像，它所表示的是夜间平均灯光强度的年度栅格影像，该影像包括城市、乡镇的灯光及其他场所的持久光源。此外，该图像还是去除了月光云、光火及油气燃烧等偶然噪声的影响[14]，最后对全年 VNIR 通道灰度值直接平均化所得到的。

该影像的参考系为WGS-84坐标系，获取幅宽为3000km，空间分辨率为30弧秒。影像的覆盖范围为经度-180°~180°，纬度-65°~75°，基本覆盖了全球存在人类活动的所有区域。该影像的像元DN值所代表的是平均灯光强度，其数值范围为0-63。无灯光区域的影像像元DN值为0，而饱和灯光区域的灰度值则为63。像元DN值越大表示该区域的灯光强度值也越大。针对以上数据的特点，本研究分别选择了F121996、F142000、F152005、F182010这4期DMSP/OLS灯光数据作为源数据，并将4期全球DMSP/OLS数据用苏州市行政边界进行掩膜提取，利用得到的4期苏州市DMSP/OLS夜间灯光数据（如图2所示）开展对苏州市城市扩张状况的监测。