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自从人类发明了照明技术以后,逐渐摆脱了黑暗的夜间生活。随着社会的进步和经济的发展,人类的夜间活动强度也逐渐增强。夜间灯光遥感技术的出现和发展为监测人类的开发建设活动强度提供了一种有效的技术手段。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）下属国家地球物理信息中心（NGDC）现已发布了两种夜间灯光影像数据:美国国防气象卫星搭载的业务型线扫描传感器（DMSP/OLS）获取的夜间灯光影像和可见红外辐射成像计（VIIRS）获取的夜间灯光影像。基于它们独特的夜间灯光监测能力,这两种灯光影像已经被广泛应用到了社会经济参数估算、城镇化监测与评估、重大事件评估等多个研究领域中。虽然已经得了比较广泛的应用,但是DMSP/OLS和VIIRS两种夜间灯光影像仍然存在一些问题。由于DMSP/OLS夜间灯光影像在获取时缺少星上的辐射校正,因此长时间序列的灯光影像数据集中的影像之间缺少可比性,此外该类型的灯光影像的城市中心区域出现了大量饱和像元聚集的现象。这些问题不仅会导致灯光影像在应用（例如模拟GDP的空间分布）时无法进行时间对比研究还会影响研究的准确性。与上述灯光影像相比,VIIRS夜间灯光影像具有更高的时间和空间分辨率,而且影像不受像元饱和的限制。但是该影像数据集存在的发布时间较晚、历史影像贫乏以及影像没有过滤短暂光源和背景噪声等问题也会影响其应用的准确性。此外,该类型的灯光影像的时间分辨率更高的优势在应用中很少体现出来。为了解决上述问题,本文提出了一种基于不变目标区域法的校正方法对DMSP/OLS夜间灯光影像进行了校正。在此基础上,基于广东省县级行政单元的GDP统计数据,利用校正后的灯光影像和土地利用/覆被数据进行了广东省的GDP空间分布模拟并进行了时空动态分析研究。然后,基于VIIRS夜间灯光影像逐月发布的特点,对广东省的GDP空间分布进行了分季度的模拟。最后,本文又在校正后的DMSP/OLS夜间灯光影像与PM2.5空间分布影像的空间对比的基础上进行了人类活动对PM2.5浓度空间分布的影响研究。（1）本文为了解决DMSP/OLS稳定夜间灯光影像间缺少可比性以及影像中存在饱和像元的问题,提出了一种基于不变目标区域法的影像校正方法。该方法针对稳定灯光影像中的饱和区域和非饱和区域分别选择了不同的不变目标区域,在确定了以不存在饱和像元的2006年辐射校正后的灯光影像作为参考后,利用待校正的稳定灯光影像和参考影像中不变目标区域之间的相关关系分别对饱和区域和非饱和区域建立了相应的校正方程并进行了校正。通过像元层面的比较和社会经济统计数据的检验发现稳定灯光影像在经过校正后相互之间具有了可比性且像元饱和也得到了校正。（2）分别建立了基于校正后的DMSP/OLS夜间灯光影像和基于校正后的DMSP/OLS夜间灯光影像+土地利用/覆被数据的两种不同的广东省GDP空间分布模型。在计算并比较两种网格化的GDP模拟结果后发现后者的模拟精度更高。这种方法是利用校正后的灯光影像模拟广东省第二、三产业的产值,利用土地利用/覆被数据模拟广东省第一产业的产值,最后两个结果合并就得了广东省的GDP空间网格化模拟结果。利用这种方法获得的GDP模拟结果对广东省的GDP进行了简单时空变化分析。结果显示广东省无论是GDP数值还是GDP增长速度,珠三角地区都是最高的,粤北地区都是最低的,而粤东和粤西地区处在两者之间。（3）在解决了VIIRS夜间灯光影像中的没有过滤短暂光源和背景噪声的问题后,该数据被用来模拟广东省的GDP空间分布。通过与校正前后的DMSP/OLS夜间灯光影像模拟的GDP空间网格化结果的对比发现,基于VIIRS夜间灯光影像的广东省GDP模拟值的精度相对更高。另外,基于广东省季度GDP数据,利用该灯光影像模拟了2014-2015年每一个季度的网格化的GDP。本文还尝试利用2014年年度的VIIRS夜间灯光影像反推模拟每一个季度GDP,其结果与基于季度VIIRS夜间灯光影像模拟的GDP结果具有高度的一致性。研究结果不仅实现了VIIRS夜间灯光影像在更高时间分辨率上的应用,还提供了一种快速衡量季度社会经济活动强度变化的技术手段。（4）利用中国大陆区域的多种PM2.5浓度平均值影像分析了中国PM2.5的空间分布特征以及时间变化特征。然后,又通过对比校正后的DMSP/OLS稳定灯光影像的灯光强度值和对应时间的PM2.5浓度空间分布影像中的PM2.5浓度值的空间分布试探性分析了人类活动对PM2.5浓度空间分布的影响。结果显示校正后稳定灯光影像反映的人类活动强度较高的区域与人为贡献较大的PM2.5高浓度区域在空间上具有较好的对应性。最后,对中国三大城市群及城市群中的城市进行了相对GDP质量的分析,结果表明了在三大城市群中,珠江三角洲城市群及其城市都具有相对较高的GDP质量,其经济发展模式相对更注重经济和环境的协调发展。