I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o w er   E ng ineering   ( I J AP E )   Vo l. 8 ,   No . 3 Dec em b er   201 9 ,   p p .   2 4 9 ~2 5 6   I SS N:  2252 - 8792   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ap e. v 8 . i3 . p p 2 4 9 - 256           249       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : // ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JA P E   Statistica l ana ly sis  of night  ra dia nce R H  using  VII R S day /nig ht  ba nd sa tellit e  t i me series da ta       J y o t i U .   De v k o t a   De p a rtme n o f   Na tu ra S c ien c e s (S tatisti c s),  Ka th m a n d u   Un iv e rsity ,   Ne p a l       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   1 1 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   J an   2 2 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   A p r   12 ,   2 0 1 9       Am o u n o f   n ig h li g h ts  in   a n   a re a   is  a   p ro x y   in d ica to o f   e lec tri c it y   c o n su m p ti o n .   T h is  is  in terli n k e d   to   i n d ica to rs  o f   e c o n o m ic  g ro wth   su c h   a s   so c io - e c o n o m ic  a c ti v it ies ,   u rb a n   p o p u lati o n   siz e ,   p h y sic a c a p it a l,   in c id e n c e   o f   p o v e rty .   T h e s e   n ig h li g h ts  a re   g e n e ra ted   b y   re n e wa b le  a n d   n o n   re n e wa b le  e n e rg y   so u rc e .   In   th is  p a p e t h e   b e h a v io o f   n ig h ra d ian c e   RH   d a ta  w a s   m in u tel y   a n a l y z e d   o v e a   p e rio d   o f   2 8   h o u r;   Visib le  I n f ra re d   Im a g in g   Ra d io m e ter  S u it e   Da y /Nig h Ba n d   (V IIR S   DN B)  sa telli te  e a rth   o b se rv a ti o n   d a ta  w e re   u se d .   T h e se   2 8   h o u rs   a n d   8 9 3 6   o b se rv a ti o n ti m e   se ries   d a ta  is  f ro m   2   S e p te m b e 2 0 1 8   t o   4   S e p t e m b e 2 0 1 8 .   T h e   b e h a v io o f   n ig h ra d ian c e   RH  d a ta  o v e 1 2 2   ti m e   in terv a ls   w a a n a l y z e d   u sin g   b o x   p l o ts.   I w a se e n   th a t h e   a rit h m e ti c   m e a n   o f   RH  d a ta  is  m o re   se n siti v e   t h a n   t h e   a rit h m e ti c   m e a n   o f   f irst  o rd e d if f e re n c e   o f   RH  d a ta.  T h e   f irst  o rd e d if f e r e n c e   o f   n ig h ra d ian c e   RH  w a s   re g r e ss e d   o n   n ig h ra d ian c e   o v e 1 1 0   in terv a ls  o ti m e .   T h e   b o x   p lo o f   slo p e   a n d   in terc e p o f   th is  li n e a re g re ss io n   sh o w e d   th e   b e h a v io o f   th e se   re g re ss io n   p a ra m e ters   o v e 1 1 0   in terv a ls  o f   ti m e .   It  is  se e n   th a th e   d a ta  a re   m o re   sc a tt e re d   w it h   re sp e c to   slo p e   th a n   w it h   re sp e c t o   in terc e p t.   T h is  i m p li e th a th e   ra te  o f   c h a n g e   in   RH  w it h   re sp e c to   c h a n g e   in   ti m e   h a s   m o re   v a riab il it y   th a th e   i n tri n si c   v a lu e   o f   RH  d a ta  a th e   sa m p led   p o i n t   o f   ti m e .   K ey w o r d s :   Statis t ical  an al y s is   B o x p lo t   L i n ea r   r eg r ess io n   VI I R S satelli te  DNB   d ata   Co p y rig h ©   201 9   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   J y o ti U.   De v k o ta   Ma th e m atica l Scie n ce   Gr o u p ,   Dep ar t m en t o f   Natu r al  Scien c e,   Sch o o l o f   Scien ce ,   Kath m an d u   U n iv er s it y ,   P . O.   B o x   9 3 0 3 ,   Kath m a n d u ,   Nep al.     E m ail: d r j d ev k o ta@ k u . ed u . n p ,   d ev k o taj b @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   R en e w ab le  a n d   n o n   r en e w ab le   en er g ie s   ar s o u r ce s   to   n i g h t t i m li g h ts .   T h ese  n i g h t li g h ts   i llu m i n at e   b r id g es,  s tr ee ts ,   s h ip   f leet s ,   b u ild in g s   etc.   T h d ata   o n   n i g h l ig h ts   ca n   b o b tain ed   f r o m   ea r t h   o b s er v a tio n   d ata  o f   s atellite s .   R e s ea r ch er s   h av f o u n d   p o s iti v co r r elati o n   b et w ee n   n i g h ti m li g h d ata  an d   s ev er a l   s o cio - ec o n o m ic  v ar iab les  [ 1 ] .   T h f r ee   an d   in ex p en s i v s at ellite  ti m s er ies  d ata  o n   n ig h lig h ts   ca n   th u s   b e   u s ed   f o r   in - d ep th   s tatis tical  an al y s i s   w it h   v a s t i n ter d is cip li n a r y   ap p licatio n s .     T h is   n ig h ti m li g h p r o v id es   lig h t in g   in   d ar k n es s .   T h is   n i g h r ad ian ce   is   also   an   i n d icato r   o f   s o cio   ec o n o m ic  ac ti v it ies  co n d u cte d   in   t h n ig h t.  As  m o s o f   s o cio ec o n o m ic  ac ti v itie s   at  n i g h r eq u ir l ig h t,  t h e   in te n s it y   o f   n ig h ti m lig h t s   an d   th ar ea   co v er ed   b y   it  co r r elate   w it h   s o cio ec o n o m ic  ac tiv itie s   an d   ec o n o m i c   d ev elo p m en t.  T h b r ig h t n es s   o f   in d o o r   an d   o u td o o r   n ig h t   ti m lig h ca n   b s ee n   f r o m   th s p ac d u to   s atellite  i m a g er y .   I n   ar ea s   lac k in g   w it h   d ata  o n   ec o n o m ic  a cc o u n ti n g ,   n ig h ti m e   s ate llit e   d ata  ca n   g i v u s   a n   esti m ate  o f   ec o n o m ic   g r o w t h .   A ll   v ital  i n p u t s   n ee d ed   f o r   s u r v iv a an d   ec o n o m ic  d e v elo p m en o f   s o ciet y   ar e   p r o v id ed   b y   en er g y .   E n er g y   u s ed   in   n i g h t ti m ac ti v it y   p la y s   v er y   i m p o r tan t r o le  in   t h is   d y n a m ics.   C h a n g es i n   p o p u latio n   d e n s i t y   ca n   also   b e   an a l y s ed   u s in g   d a ta  o n   n i g h t ti m li g h ts .   P o w er   o u tag e s   i n   u r b an   ar ea s   ca n   al s o   b s p o tted   th r o u g h   th e s d ata.   T h ese  p o w er   b lack o u ts   co u ld   b d u to   d is aster s   a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l   P o w er   E n g ,   Vo l.   8 ,   No .   3 Dec em b er   201 9 :   249     256   250   n atu r al  ca la m ities .   I n cr ea s in   n ig h t i m r ad ia n ce   i m p l ies  p o p u latio n   g r o w th ,   ec o n o m ic  g r o w t h   a n d   i m p r o v ed   liv i n g   s ta n d ar d s .     T h is   p ap er   is   b ased   o n   d ata  p r o d u cts  f r o m   t h Vi s ib le  I n f r ar ed   I m a g i n g   R ad io m e ter   S u i te  ( VI I R S)  n ig h ti m s e n s o r s .   T h e y   ar e   also   ca lled   Day / Nig h B an d ,   o r   DNB .   E lv id g e,   Z h i n zh i n ,   Hsu   an d   B au g h   d is cu s s ed   s atelli te  p y r o m et r y   at  n i g h t a n d   also   g a v b ac k g r o u n d   i n f o r m atio n   ab o u t t h ese  V I I R S d ata  [ 2 ] .   Ko el   an d   Si m o n   m o d elled   cr u d b i r th   r ate  an d   m ater n al  m o r talit y   r atio   o f   I n d ia  u s i n g   n i g h tim s atelli te  i m a g e s   [ 3 ] .   Ma n n ,   Me laas  an d   Ma llic k   u s ed   VI I R S/DNB   to   m ea s u r elec tr icit y   s u p p l y   r eliab ilit y   in   Ma h ar a s tr I n d ia   [ 4 ] .   Yu   et  al.   clai m   t h at  VI I R d ata  is   u s e f u to o f o r   ev alu a tin g   p o v er t y   at  co u n t y   lev el  i n   C h i n [ 5 ] .   Sh ar m et  al.   co m b in ed   Mo d er ate  R eso lu t io n   I m a g i n g   Sp ec tr o r ad io m eter   ( MO DI S) - b ased   m u ltis p ec tr al  d ata   w it h   t h Vi s ib le  I n f r ar ed   I m ag er   R ad io m e ter   Su ite  ( VI I R S) - b ased   n ig h tti m l ig h ( NT L )   d ata  f o r   r o b u s t   ex tr ac tio n   an d   m ap p in g   o f   u r b an   b u ilt - u p   ar ea s   [ 6 ] .   Do u ,   L i u ,   He  an d   Hu u s ed   VI I R d ata  f o r   u r b an   lan d   ex tr ac tio n   [ 7 ] .   I n   t h is   p ap er   d etailed   s tatis tical  a n a l y s is   o f   d y n a m ics   o f   ch a n g e   i n   N ig h t   R ad ia n ce   D ata  R H   i s   d o n e.   R ea ti m r ad ian ce   d ata   is   m o n i to r ed   f r o m   2   Sep te m b er   2 0 1 8 ,   2 1 :1 6   h o u r s   to   4   Sep te m b er   2 0 1 8 ,   1 :5 6   h o u r s .   T h is   d ata  is   d a y   a n d   n ig h t   b an d   r ad ian ce   s atellite   d ata.   T h is   is   d etailed   a n al y s is   o f   s ate llit d ata  m o n ito r ed   f o r   2 8   h o u r s .   T h r esu lt s   o b tain ed   h er h elp   u s   to   id en ti f y   u n d er l y i n g   tr e n d s   an d   p atter n s   i n   t h e   b eh av io u r   o f   t h is   d ata.   E n er g y   co n s u m p t io n   d y n a m ics  f r o m   r e n e w ab le  an d   n o n   r e n e w a b le  s o u r ce s   u s ed   in   n ig h t   li g h t   ill u m i n atio n   ca n   b ex p lai n ed   w it h   t h ese   b eh a v io u r s .   T h r es u lts   o b tain ed   h er ca n   b u s ed   i n   an al y s is   o f   lo n g   ter m   ti m s er ies d a y   an d   n i g h t b an d   r ad ian c d ata.   T h m ain   co n tr ib u tio n s   o f   th i s   s t u d y   ar as  f o llo w s :   1 )   Stat is tical  a n al y s i s   o f   b eh a v io u r   o f   d a y   an d   n ig h t   b an d   r a d ian ce   r ea l   ti m e   R d ata  f o r   p er io d   o f   2 8   h o u r s 2 )   Stat is tical   an al y s is   o f   b eh av io u r   o f   f ir s t   o r d er   d if f er en ce   o f   th i s   R d ata;  3 )   R eg r ess io n   o f   f ir s o r d er   d if f er en ce   o f   R o n   R d ata  o v er   1 1 0   ti m e   in ter v a ls   an d   a n al y s is   o f   b eh a v io u r   o f   1 1 0   v alu e s   o f   s lo p es a n d   I n ter ce p ts   o b tain ed   o f   th is   2 8   h o u r   d ata.   T h r esear ch   q u esti o n s   o f   th is   s tu d y   ar e:  1 )   Ho w   d o es  d a y   a n d   n i g h b an d   r ad ian ce   R b e h av o v er   r ea ti m i n ter v al  o f   2 8   h o u r s ?   2 )   H o w   is   it  r elate d   to   it s   f ir s o r d er   d if f er e n ce ?   3 ) W h at  ar th u n d er l y i n g   tr en d s   an d   p atter n s   i n   t h ese  t wo   v ar iab les?         2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .     Da t a   T h er e   ar 8 9 3 6   o b s er v atio n s   o n   ti m s er ie s   o f   n i g h r ad ian ce   R d ata  m ea s u r ed   b y   v ar iab l e   R ad iativ e   O u tp u t   w it h   u n it  W / m 2 .   O n   d i f f er en t   ti m es   r an g in g   f r o m   2 1 :1 6   h o u r s   o n   2   Sep t e m b er   2 0 1 8   to   1 :5 6   h o u r s   o n   4   Sp te m b er   2 0 1 8 ,   th er ar 1 2 2   in ter v als   o f   v a l u es   tak e n   b y   f ac to r   ti m e .   T h i s   s ate llit d ata   is   a   p r o d u ct  o f   Natio n al   A er o n a u ti cs  an d   Sp ac A d m i n i s tr atio n   ( NA S A ) .   T h e y   p r o v id r ea l - ti m i m a g er y   o f   o u r   n ig h t   ti m w o r ld .   T h ese   i m a g er y   p r o d u cts  ar f r o m   th e   Vis ib le  I n f r ar ed   I m ag i n g   R ad io m eter   Su i te  ( VI I R S)   n ig h t   ti m s en s o r s .   T h e y   ar also   ca lled   Da y /Ni g h B a n d ,   o r   DNB .   T h is   p ap er   u s e s   VI I R DNB   r ad ian ce   d ata.   DNB   im ag er y   h as  w id r an g o f   ap p licatio n s .   T h eir   p r i m ar y   p u r p o s is   to   s u p p o r s h o r ter m   w ea th e r   p r ed ictio n s   an d   d i s aster   r esp o n s co m m u n it y   [ 8 ] .   A   n u m b er   o f   s o u r ce s   co n tr ib u te  t o   th D NB   s i g n a l,   in cl u d in g   ci t y   li g h ts ,   l ig h t n i n g ,   f i s h i n g   f leet   n av i g atio n   li g h t s ,   g a s   f lar es,   la v f lo w s ,   an d   e v en   au r o r as.  W h e n   p ar tial  to   f u ll  ill u m i n atio n   f r o m   t h m o o n   is   av ai lab le,   r ef le ctio n   o f   t h i s   l u n ar   i llu m i n atio n   o f f   o f   ice,   s n o w ,   an d   o th er   h i g h l y   r e f lecti v s u r f ac es e n ab le  th s tu d y   o f   o ce an   an d   ter r estrial  f ea tu r e s .   VI I R is   s ca n n i n g   r ad io m e t er   o n b o ar d   th Su o m i   Na tio n a P o lar   P ar tn er s h ip   ( SNP P )   Satellite.  T h VI I R S c o llects  v is ib le  a n d   in f r ar ed   im a g er y   a n d   r ad io m etr ic  m ea s u r e m e n t s   o f   la n d ,   at m o s p h er an d   o ce an s .   I t   is   s e n s iti v to   2 2   w a v elen g t h   b an d s ,   in c lu d i n g   DNB   w it h   7 5 0 - m   r eso l u tio n .   T h D NB   is   s en s iti v t o   v i s ib le   an d   n ea r in f r ar ed   w a v ele n g th s   r an g i n g   f r o m   d a y li g h d o w n   to   lo w   lev el s   o f   n i g h ti m r ad ian ce .   T h ab ilit y   o f   t h DNB   to   d etec t h lo lev el s   o f   v is ib le   li g h t   p r esen at  n i g h t   m ak e s   it   w ell   s u ite d   to   s t u d y i n g   n ig h t   lig h ts   [ 4 ,   9 ] .   VI I R s e n s o r s   h a v h ig h er   r eso lu tio n   a n d   d etec lo w   li g h b etter   th an   o ld er   Def e n ce   Me teo r o lo g ical  Satellite  P r o g r a m   Op er atio n al  L i n esca n   S y s te m   ( DM SP - O L S)  s y s te m   [ 1 0 ,   1 1 ] .   L etu ,   Nak aj i m an d   Ni s h io   esti m ate d   th co 2   e m is s io n   b y   p o w er   p lan ts   u s i n g   DM SP - O L S o f   VI I R S d ata  [ 1 2 ] .   R y b n ik o v an d   P o r tn o v   clai m   th at  VI I R d ata  g iv es  m o r ac cu r ate  r esu lt s   th a n   DM SP   OL d ata   w h e n   f i n d i n g   co r r elatio n   b et wee n   i n cid en ce   o f   b r ea s t c a n ce r   an d   ar tif ic ial  li g h t s   at  n i g h t [ 1 3 ] .   Si m ilar l y   S h i e t   al.   clai m   th a VI I R d ata  ar b etter   in   f o r e ca s ti n g   to tal  f r ei g h t   tr af f ic   f o r   C h i n th a n   DM SP - O L d ata  [ 1 4 ] .   Satellite  d ata  ca n   b u s ed   to   m o n ito r   v ar io u s   p ar a m eter s   r elate d   to   ea r th s   en v ir o n m en t.  Nea r   r ea ti m e   m o n ito r i n g   o f   ec o s y s te m   u s in g   s atell ite  r e m o te  s e n s i n g   w as  p r o p o s ed   b y   Ver b ess elt,   Z eil ei s   an d   Her o ld   [ 1 5 ] .     2 . 2 .     Ana ly s is   o f   2 8   ho urs   nea re a l t im da t a   a.   B o x   plo t s   B o x   p lo ts   p r o v id v is u a s u m m ar y   o f   d ata  i n   ter m s   o f   q u ar tiles   a n d   v ar ia n ce .   T h u s   it  is   m o r e   p o w er f u w a y   o f   d ata  r ep r esen tat io n   t h a n   tab u lar   r ep r esen tatio n .   B y   t h u s o f   b o x p lo ts   i m p o r tan t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l   P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       S ta tis tica l a n a lysi s   o f n ig h t ra d ia n ce   R u s in g   V I I R S   d a y/n i g h t   b a n d   s a tellite time     ( Jy o ti U.   Dev ko ta )   251   in f o r m atio n   ca n   b co m m u n i ca ted   an d   ab s o r b ed   i n   g lan ce .   I u s es  t h m ed ian ,   t h ap p r o x i m ate  q u ar tile s ,   an d   th lo w est  a n d   h i g h est  d ata  p o in ts   to   co n v e y   t h lev el ,   s p r ea d ,   an d   s y m m etr y   o f   d is tr ib u tio n   o f   d ata   v alu e s   [ 1 6 ] .   B o x p lo ts   ca n   also   v is u all y   r ep r esen t i n ter r elatio n s h ip s   b et w ee n   s ev er al  v ar iab l es.   b.   Si m ple  L inea Reg re s s io n   T h d y n a m ics  o f   ch a n g i n   r esp o n s v ar iab le  y   i s   s t u d ie d   an d   p r ed icted   u s in g   s in g le   r eg r ess o r   v ar iab le  x .   W ass u m t h at  ea ch   o b s er v atio n   y   ca n   b d escr i b ed   b y   t h m o d el  [ 1 7 ] .                                   Her e                      in ter ce p t               is   th e   s lo pe       Su p p o s e   th at  w h a v n   p air s   o f   o b s er v atio n s   s a y   (           ) ,               ) …… …….                 .   T h en   th ese  d ata  m a y   b u s ed   to   esti m ate        an d       .   Her y   is   t h f ir s t o r d er   d if f er en ce   o f   n i g h t r ad ian ce   d ata   an d   x   is   t h e   n ig h t r ad ian ce   d ata.       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   T h p atter n   o f   ch an g i n   R n ig h r ad ian ce   is   m i n u tel y   a n al y s ed .   T h ese  ar 8 9 3 6   o b s er v atio n s   o n   T im Ser ies.  O n   d if f er en t i m es  r an g i n g   f r o m   2 1 :1 6   h o u r s   o n   2   Sep te m b er   2 0 1 8   t o   1 :5 6   h o u r s   o n   4   Sp te m b er   2 0 1 8 ,   th er ar 1 2 2   v alu es  ta k en   b y   t h f ac to r   ti m e.   T h b eh av io r   o f   m ea n ,   m ed ia n ,   f ir s q u ar tile  ( Q1 )   an d   th ir d   q u ar tile  ( Q3 )   o v er   1 2 2   v alu es  o f   f ac to r   ti m is   r e f elec t ed   in   Fi g u r 1 .   A s   s ee n   f r o m   t h i s   f i g u r an d   f r o m   th s ize  o f   t h b o x p lo t,  th v a r ian ce   o f   t h a v er ag v al u o v er   th 1 2 2   v al u es  o f   ti m i s   th h ig h er   t h an   th e   v ar ian ce   o f   t h m ed ian   a n d   Q1 .   T h b eh av io r   o f   v al u es  i n   6 5 co n f id e n ce   in ter v al  o f   th m ea n   o v er   1 2 2   v alu e s   o f   ti m is   r ef lecte d   in   Fig u r 2 .   T h is   f ig u r also   s h o w s   t h at  th v ar ian ce   o f   t h m e d ian   v alu e s   is   m u c h   lo w er   t h a n   t h v ar ian ce   o f   th e   m ea n   v al u es.  T h ar it n m etic  m ea n   is   v er y   s en s iti v to   e x tr e m o b s er v at io n s   i n   co n tr ast  to   m ed ian   an d   q u ar til es.  So   t h s ize   o f   th b o x p lo f o r   s a m p le  m ea n   o v er   d if f er e n v al u es  o f   ti m i s   lar g er   th a n   Me d ain ,   Q1   an d   Q 3 .   T h b eh av io r   o f   m ea n ,   m ed ia n ,   f ir s q u ar ti le  ( Q1 )   an d   th ir d   q u ar tile  ( Q3 )   o f   f ir s o r d er   d if f er en ce   o f   R h   v al u es  o v er   1 2 2   v alu es  o f   ti m i s   s h o w n   in   Fig u r 3 .   T h b eh av io r   o f   t h ese  s a m p le  s ta tis tics   o v er   ar an g o f   6 5 co n f id en ce   i n ter v al  i s   p o r tr ay ed   in   Fi g u r 4 .   T h s ize  o f   th b o x p lo co r r esp o n d in g   to   m ea n   a n d   m ed ian   in   Fi g u r 3   a n d   Fig u r 4   s h o w s   t h at  f o r   th f ir s o r d er   d if f er en ce   t h er ar v er y   f e w   e x ter e m e   o b s er v atio n s .   He n ce   th e   s ize  o f   b o x p lo is   s a m i n   Fi g u r 3   an d   Fig u r e   4 .   I is   s ee n   th at  t h av er ag v al u es  o f   f ir s t   o r d er   d if f er e n ce   o f   n ig h t   r ad ian ce   ti m s er ies   d ata  ar v e r y   clo s el y   s p r ea d   th a n   t h a v er ag v al u o f   n ig h t   r ad ian ce   d ata.   T h b eh av io r   o f   s p r ea d   o f   th n i g h r ad ian ce   d ata  o v er   th r an g o f   1 2 2   v al u es  o f   ti m f ac to r   is   r ef elec ted   i n   Fi g u r 5 .   T h p atter n   i n   t h s p r ea d   o f   f ir s t   o r d er   d if f er e n ce   i s   e x h ib ited   in   F ig u r e   6 .   T h s ize  o f   th b o x p lo co r r esp o n d in g   to   s tan d ar d   d ev iatio n   SD  is   s a m w it h   r esp ec n ig h t   r ad ian ce   d ata  an d   f ir s o r d er   d if f er e n ce   o f   n ig h t r ad ian ce   d a ta.   T h is   is   s tan d ar d   d ev iatio n   ca lcu lated   o v er   1 2 2   v al u es   o f   ti m e.   T h v is u al  d is p la y   o f   s lo p an d   in ter ce p t o v er   1 1 0   v al u es o f   ti m i s   e x h ib ited   i n   Fig u r 7 .   T h is   b o x p lo t sh o w s   t h at  w h ile   r eg r ess io n   f ir s t o r d er   d if f er e n ce   o f   n i g h r ad ian ce   d ata  o n   t h n ig h r ad ia n ce   d ata   f o r   d if f er en t   v al u e s   o f   ti m e,   t h s lo p h as  m o r v ar ian ce   th a n   in ter ce p t.  T h is   i m p lies   th a t h i n tr i n s ic   v al u o f   f ir s o r d er   d if f er en ce   is   co n ce n tr ated   ar o u n d   0 .   B u th r ate  o f   ch a n g in   f ir s t   o r d er   d if f er en ce   f o r   u n it  c h an g i n   R h as  lar g er   s p r ea d .   T h p r o b ab ilit y   d en s it y   o f   s lo p an d   in ter ce p is   ex h ib ited   in   Fig u r 8   an d   Fig u r 9 .   T h p r o b a b ilit y   d en s it y   o f   m ea n   r ad ian ce   o v er   d if f er e n v a lu e s   o f   ti m f ac to r   is   ex h ib ited   i n   Fi g u r 1 0 .   T h p r o b a b ilit y   d en s i t y   o f   m ea n   o f   f ir s o r d er   d if f er e n ce   n i g h t   r ad ian ce   d ata  is   e x h ib ited   in   Fi g u r 1 1 .   T h au to co r r elatio n   a n d   p ar tial  a u t o co r r elatio n   o f   t h n ig h r ad ia n ce   ti m s er ies  d at is   g i v e n   i n   T ab le   1 .   A ll  th e   v alu e s   o b tain e d   b y   co r r elati n g   8 9 3 6   v alu es  ar e   h ig h l y   s i g n i f ican t.             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l   P o w er   E n g ,   Vo l.   8 ,   No .   3 Dec em b er   201 9 :   249     256   252       Fig u r 1 .   Me an ,   m ed ian ,   f ir s q u ar tile a n d   th ir d   q u ar tile o f   n ig h t r ad ian ce   o v er   1 2 2   v alu es  o f   ti m e           Fig u r 2 .   Me an ,   m ed ian ,   f ir s q u ar tile a n d   th ir d   q u ar tile o f   n ig h t r ad ian ce   o v er   r an g o f   6 5   co n f id e n ce   in ter v al           Fig u r 3 .   Me an ,   m ed ian ,   f ir s q u ar tile a n d   th ir d   q u ar tile o f   f i r s t o r d er   d if f er en ce   n i g h t r ad ian ce   d ata  o v er   1 2 2   v alu e s   o f   ti m e   M e a n M e d i a n Q1 Q3 0 10 20 30 40 50 N i g h t   R a d i a n c e   R H   T i m e   S e r i e s   D a t a R H   i n   W   u n i t s M e a n   a n d   Q u a r t i l e s M e a n M e d i a n Q1 Q3 0 10 20 30 40 50 N i g h t   R a d i a n c e   R H   T i m e   S e r i e s   D a t a R H   i n   W   u n i t s M e a n   a n d   Q u a r t i l e s M e a n M e d i a n Q1 Q3 - 4 0 - 2 0 0 20 40 F i r s t   O r d e r   D i f f e r e n c e   o f   N i g h t   R a d i a n c e   R H   T i m e   S e r i e s   D a t a R H   i n   W   u n i t s M e a n   a n d   Q u a r t i l e s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l   P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       S ta tis tica l a n a lysi s   o f n ig h t ra d ia n ce   R u s in g   V I I R S   d a y/n i g h t   b a n d   s a tellite time     ( Jy o ti U.   Dev ko ta )   253       Fig u r 4 .   Me an ,   m ed ian ,   f ir s q u ar tile a n d   th ir d   q u ar tile o f   f i r s t o r d er   d if f e r en ce   n i g h t r ad ian ce   d ata  o v er   r an g o f   6 5 % c o n f id en ce   i n ter v al           Fig u r 5 .   T h s p r ea d   o f   n ig h t r ad ian ce   R d ata  in   ter m s   o f   s t an d ar d   d ev iatio n   an d   r an g e           Fig u r 6 .   T h s p r ea d   o f   f ir s t o r d er   d if f er en ce   o f   n ig h t r ad ian ce   R d ata  in   ter m s   o f   s tan d ar d   d ev iatio n   an d   r an g e   M e a n M e d i a n Q1 Q3 - 4 0 - 2 0 0 20 40 F i r s t   O r d e r   D i f f e r e n c e   o f   N i g h t   R a d i a n c e   R H   T i m e   S e r i e s   D a t a R H   i n   W   u n i t s M e a n   a n d   Q u a r t i l e s SD R a n g e 0 50 100 150 N i g h t   R a d i a n c e   R H   T i m e   S e r i e s   D a t a R H   i n   W   u n i t s S p r e a d   o f   t h e   D a t a SD R a n g e 0 50 100 150 200 250 300 F i r s t   O r d e r   D i f f e r e n c e   o f   N i g h t   R a d i a n c e   R H   T i m e   S e r i e s   D a t a R H   i n   W   u n i t s S p r e a d   o f   t h e   D a t a Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l   P o w er   E n g ,   Vo l.   8 ,   No .   3 Dec em b er   201 9 :   249     256   254       Fig u r 7 .   T h s lo p an d   in ter ce p t o f   lin ea r   r eg r ess io n s   o v er   1 2 2   v alu es o f   ti m e               Fig u r 8 .   T h p r o b ab ilit y   d en s it y   o f   s lo p o v er   1 1 0   v alu e s   o f   ti m e   Fig u r 9 .   T h p r o b ab ilit y   d en s it y   o f   i n ter ce p t o v er   1 1 0   v alu es o f   ti m e               Fig u r 1 0 .   T h p r o b a b ilit y   d en s it y   o f   m ea n   r ad ian ce   o v er   1 2 2   v alu es o f   ti m e   Fig u r 1 1 .   T h p r o b a b ilit y   d en s it y   o f   m ea n   o f   f ir s d if f er e n ce   r ad ian ce   o v er   1 2 2   v alu es o f   t i m e   S l o p e I n t e r ce p t - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 40 F i r s t   O r d e r   D i f f e r e n c e   o f   R H   r e g r e s s e d   o n   R H R H   i n   W   u n i t s S l o p e   a n d   I n t e r ce p t   o f   S i m p l e   L i n e a r   R e g r e ssi o n - 2 0 - 1 0 0 10 0 . 0 0 0 . 0 5 0 . 1 0 0 . 1 5 0 . 2 0 0 . 2 5 0 . 3 0 0 . 3 5 P r o b a b i l i t y   D e n s i t y   o f   S l o p e N   =   1 1 0       B a n d w i d t h   =   0 . 4 3 8 8 D e n si t y 0 10 20 30 0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 P r o b a b i l i t y   D e n s i t y   o f   I n t e r c e p t N   =   1 1 0       B a n d w i d t h   =   0 . 0 7 2 4 1 D e n si t y 0 10 20 30 0 . 0 0 0 . 0 5 0 . 1 0 0 . 1 5 0 . 2 0 0 . 2 5 0 . 3 0 P r o b a b i l i t y   D e n s i t y   o f   M e a n N   =   1 2 2       B a n d w i d t h   =   0 . 4 5 6 1 D e n si t y - 2 0 0 20 40 0 2 4 6 8 P r o b a b i l i t y   D e n s i t y   o f   M e a n   o f   F i r s t   D i f f e r e n c e N   =   1 2 2       B a n d w i d t h   =   0 . 0 1 9 2 7 D e n si t y Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l   P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       S ta tis tica l a n a lysi s   o f n ig h t ra d ia n ce   R u s in g   V I I R S   d a y/n i g h t   b a n d   s a tellite time     ( Jy o ti U.   Dev ko ta )   255   T ab le   1 .   T h A u to co r r elatio n   an d   P ar tial A u to   C o r r elatio n   o f   Ni g h R ad ian ce   R Data   L a g   1   2   3   4   5   6   7   A u t o c o r r e l a t i o n   0 . 2 3 4   0 . 1 7 3   0 . 1 8 6   0 . 1 0 9   0 . 0 8 7   0 . 0 9 2   0 . 0 5 5   P a r t i a l   A u t o c o r r e l a t i o n   0 . 2 3 4   0 . 1 2 5   0 . 1 3 0   0 . 0 3   0 . 0 2 2   0 . 0 3 7   0 . 0 3 3       4.   CO NCLU SI O N   T h r esu lts   o b tain ed   i n   t h is   p ap er   ar n o m ea n s   to   an   en d   b u ar co m p le te  o n   its   o w n   r i g h t.  I n   th is   p ap er   b eh av io u r   o f   VI I R d a y   a n d   n i g h b an d   r ad ian ce   R is   m i n u tel y   ex p lo r ed .   T h is   is   b ased   o n   2 8   h o u r   ti m s er ie s   d ata  f r o m   2   Sep te m b er   2 0 1 8   to   4   Sep tem b er   2 0 1 8 .   I is   s ee n   t h at  t h ar ith m etic  m ea n   o f   n i g h t   r ad ian ce   h as  m o r s p r ea d   th a n   th e   m ed ian   an d   t h q u ar tile s .   T h is   is   d u to   th f ac th a ar ith m etic  m ea n   is   m o r s en s iti v to   e x tr e m o b s er v atio n s .   B u th m ea n   o f   f ir s o r d er   d if f er en ce   is   le s s   s en s it iv to   ex tr e m e   o b s er v atio n s .   T h s ize   o f   t h b o x   p lo o f   ar ith m etic  m ea n s   an d   m ed ia n s   f o r   f ir s o r d er   d if f er en ce   ar s a m e.   T h is   s h o w s   th at   it   b etter   to   h a n d le  f ir s t   o r d er   d if f er e n ce   o f   R H   d ata  th a n   th e   R H   d ata  it s el f .   T h ese  v al u es   h av e   b ee n   o b tain ed   o v er   1 2 2   v alu es  o f   ti m e.   First  o r d er   d if f er e n ce   o f   n i g h r ad ia n ce   ti m s er i es  d ata  is   r eg r ess e o v er   th ti m s er ies  n ig h r a d ian ce   d ata.   T h in ter ce p o f   th is   s i m p le  li n ea r   r eg r es s io n   co n d u cted   o n   1 1 0   v alu e s   o f   ti m s h o w s   t h i n h er en v a lu e   tak e n   b y   t h f ir s o r d er   d if f er en ce .   T h s lo p o f   t h is   s i m p le  li n ea r   r eg r ess io n   s h o w s   t h u n it  c h a n g in   f ir s o r d er   d if f er e n ce   o f   R o v er   a   u n it  c h a n g in   th e   n i g h t   r ad ian ce   R H   ti m s er ies  d ata.   Fro m   t h b o x   p lo o f   s lo p an d   i n ter ce p t,  it  is   s ee n   t h at  th s p r ea d   o f   in t er ce p is   m u c h   les s   th an   t h at  o f   s lo p e.   T h is   i m p li es  t h at  t h r ate   o f   ch a n g i n   R w i th   r esp e ct  to   t i m e   h as  h ig h er   v ar ia n ce   i n   co m p ar is o n   to   t h i n tr i n s ic  v alu o f   R H   f o r   t h s a m p led   p o in o f   ti m e.   T h p r o b ab ilit y   d en s it y   o f   m ea n   o f   f ir s o r d er   d if f er en ce   o f   R i s   s y m m etr ic.   T h au to co r r elatio n   o f   8 9 3 6   tim s er ie s   d ata  is   h ig h l y   s i g n if ican t.   T h p ar tial  au to co r r elatio n   i s   also   h i g h l y   s ig n i f ica n t.  T h p r o b ab ilit y   d is tr ib u t io n   o f   s lo p an d   i n ter ce p g i v e s   an   id ea   o n   th ap p licatio n   o f   r an d o m   ef f ec t s   m o d els.  T h ese  m o d el s   w ill b ex p lo r ed   in   f u t u r r esear ch .     B u th i s   d etailed   s tatis tical  an al y s is   o f   s u c h   d ata  ca n   h av v as in ter d is cip li n ar y   ap p licatio n s ,   esp ec iall y   f o r   co u n tr ies  w it h   li m ited   an d   s ca r ce   d ata.   T h ef f ec o f   n i g h li g h ts   i s   p r o x y   to   elec tr icit y   co n s u m p tio n an d   it  p er m ea tes  in to   d iv er s f ield s   r a n g i n g   f r o m   p o p u latio n ,   d is a s te r   m a n a g e m e n to   ec o n o m ics.  T h in te n s i t y   o f   n ig h lig h t s   in   an   ar ea   ca n   b tak en   as  a n   in d icato r   o f   s o cio ec o n o m ic  ac ti v itie s   co n d u cted   in   t h at  ar ea .   S u ch   l ig h ts   ar g e n er ated   b y   r en e w a b le  an d   n o n   r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s a n d   th e y   illu m i n ate  ar ea s   in h ab ited   b y   h u m a n   p o p u latio n .   T h u s   n i g h t   r ad ian ce   s atell ite  d ata  ca n   b u s ed   i n   a n al y s is   o f   en er g y   co n s u m p tio n   d y n a m i cs  o f   s u c h   ar ea s .   T h in te n s it y   o f   n ig h li g h ts   is   h i g h l y   co r r elate d   to   th e   s o cio ec o n o m ic  ac ti v it y   co n d u cted   in   th at  ar ea .   T h s tatis tic al  an al y s is   o f   n i g h r ad ian ce   d ata  is   r elate d   w i th   th s tat is tical  a n al y s i s   o f   en er g y   co n s u m p tio n .       RE F E R E NC E S   [1 ]   W o rld   b a n k   g ro u p   2 0 1 5 ,   Nig h t i m e   li g h ts  re v isit e d ,   P o li c y   Re se a r c h   w o rk in g   p a p e 7 4 9 6   (Re p o r t)   [2 ]   Ch risto p h e D.   El v id g e M ik h a il   Zh izh i n F e n g - Ch Hs u Ki m b e rl y   E.   Ba u g h ,   " V IIRS   Nig h tf ire:  S a telli te   P y ro m e tr y   a Nig h t " ,   Rem o te S e n s .,  v o l.   5 ,   n o .   9 ,   p p .   4 4 2 3 -   4 4 4 9 ,   2 0 1 3 .   [3 ]   K.  Ro y c h o w d h u ry ,   S .   Jo n e s " Ne x u o f   He a lt h   a n d   De v e lo p m e n t:   M o d e ll i n g   Cru d e   Birt h   Ra t e   a n d   M a tern a l   M o rtalit y   Ra ti o   Us in g   Nig h ti m e   S a telli te Im a g e s , "   IS PR S   In t.   J .   G e o - In f . ,   v o l.   3,   n o .   2 ,   p p .   6 9 3 - 7 1 2 ,   2 0 1 4 .     [4 ]   M.  M a n n ,   E.   M e las ,   a n d   A .   M a li k , " Us in g   V IIRS   Da y /Ni g h Ba n d   to   M e a su re   El e c tri c it y   S u p p ly   Re li a b il it y   P re li m in a ry   Re su lt s f ro m   M a h a ra sh tra, "   Rem o te S e n s . ,   V o l.   8,   No .   9 ,   p p .   7 1 1 2 0 1 6 .   [5 ]   B.   Yu ,   K.  S h i ,   Y.  Hu ,   C.   Hu a n g ,   Z.   Ch e n   a n d   J.  W u ,   " P o v e rty   Ev a lu a ti o n   Us in g   NPP - V IIRS   Nig h tt im e   L i g h Co m p o site  Da ta  a th e   Co u n ty   Le v e in   Ch in a , "   i n   IEE J o u rn a o f   S e lec ted   T o p ics   in   A p p li e d   E a rth   Ob se rv a ti o n s   a n d   Rem o te  S e n sin g ,   v o l .   8 ,   n o .   3 ,   p p .   1 2 1 7 - 1 2 2 9 ,   M a rc h   2 0 1 5 .   [6 ]   R.   C.   S h a rm a ,   R.   T a t e ish i,   K.  H a ra ,   S .   G h a re c h e lo u   &   K.  Iizu k a " G lo b a m a p p in g   o f   u rb a n   b u i lt - u p   a re a o f   y e a r   2 0 1 4   b y   c o m b in in g   M OD IS   m u l ti sp e c tral  d a ta  w it h   V IIRS   n ig h tt im e   li g h d a ta, "   In ter n a ti o n a J o u rn a o Dig it a l   Ea rth ,   v o l.   9 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 0 0 4 - 1 0 2 0 2 0 1 6 .   [7 ]   Y.  Do u ,   Z .   L iu ,   C.   He   a n d   H.   Yu e   2 0 1 7 ,   " Urb a n   L a n d   Ex tra c ti o n   Us in g   V IIRS   Nig h t im e   L ig h Da ta:  A n   Ev a lu a ti o n   o f   T h re e   P o p u lar  M e t h o d s ," Rem o te S e n s ,   v o l.   9 ,   p p .   1 7 5 ,   2 0 1 7 .   [8 ]   Earth   Da ta,  h t tp s:// e a rth d a ta.n a sa . g o v /v ii rs - dnb   [9 ]   C.   El v id g e ,   M .   Zh i n z h i n ,   F .   Hs u ,   a n d   K.  Ba u g h ,   " W h a is  so   g re a a b o u t   n ig h t ti m e   V IIRS   d a ta  f o th e   d e tec ti o n   a n d   c h a ra c t e riza ti o n   o f   c o m b u stio n   s o u rc e s , "   Pro c e e d in g s o Asi a   Pa c if ic Ne two rk ,   v o .   3 5 ,   p p .   3 5 ,   2 0 1 3 .   [1 0 ]   W .   G u o ,   D .   L u ,   Y.  W u   a n d   J.   Zh a n ,   " M a p p in g   Im p e rv io u S u rf a c e   Distrib u ti o n   w it h   I n teg ra ti o n   o f   S NPP     V IIR S - DN a n d   M OD IS   ND V d a ta , "   Rem o te S e n s .,   v o l.   7 ,   n o .   9 p p .   1 2 4 5 9 - 1 2 4 7 7 ,   2 0 1 5 .   [1 1 ]   C.   D.  E lv id g e ,   K.  Ba u g h ,   M .   Z h i z h in ,   F .   C.   Hs u   &   T .   G h o sh ,   " V I IRS   n ig h t - ti m e   li g h ts , "   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   Rem o te S e n si n g ,   v o l.   3 8 ,   n o .   21,   p p .   5 8 6 0 - 5 8 7 9 ,   2 0 1 7 .   [1 2 ]   H.  L e tu ,   T . Y.  Na k a ji m a   a n d   F .   Nish i o ,   " Re g io n a l - S c a le  Est im a ti o n   o f   El e c tri c   P o w e a n d   P o w e P lan t   CO2 Em issio n Us in g   De f e n se   M e teo ro lo g ica S a telli te  P ro g ra m   Op e ra ti o n a L in e sc a n   S y st e m   Ni g h tt im e   S a telli te   Da ta , "   En v iro n .   S c i.   T e c h n o l .   L e tt .,   v o 1 ,   n o .   5 ,   p p .   2 5 9 2 6 5 ,   2 0 1 4 .   [1 3 ]   N.A .   R y b n ik o v a   a n d   B.   A .   P o rtn o v ,   " Ou td o o li g h t   a n d   b re a st  c a n c e in c id e n c e a   c o m p a ra ti v e   a n a ly sis  o f   DM S P   a n d   V IIRS - DN sa telli te d a ta , "   I n tern a ti o n a Jo u rn a o f   Re m o te S e n sin g ,   v o l.   3 8 ,   n o .   2 1 ,   p p .   5 9 5 2 - 5 9 6 1 ,   2 0 1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l   P o w er   E n g ,   Vo l.   8 ,   No .   3 Dec em b er   201 9 :   249     256   256   [1 4 ]   K.  S h i,   B.   Yu ,   Y.  Hu ,   C.   Hu a n g ,   Y.  Ch e n ,   Y .   Hu a n g ,   Z.   Ch e n   &   J.  W u , " M o d e ll in g   a n d   m a p p in g   to t a f re i g h traff ic   in   Ch in a   u si n g   NPP - V IIRS   n ig h tt im e   li g h c o m p o site  d a ta , "   GIS c ien c e   &   Rem o te  S e n sin g ,   v o l.   5 2 ,   n o .   3,     p p .   2 7 4 - 289 ,   2 0 1 5 .   [1 5 ]   J.  V e rb e ss e lt ,   A .   Zeileis  a n d   M .   He ro ld ,   " Ne a re a l - ti m e   d istu rb a n c e   d e tec ti o n   u sin g   sa telli te  im a g e   ti m e   se r ie s , "   Rem o te S e n si n g   o E n v iro n me n t v o l.   1 2 3 ,   p p .   98 - 1 0 8 ,   2 0 1 2 .   [1 6 ]   D.  F .   W il laim so n ,   R.   A .   P a rk e a n d   J.  F .   Ke n d ric " T h e   Bo x   P l o t:   A   S i m p le  V isu a M e t h o d   to   I n terp re Da ta , "   An n a ls  o In ter n a M e d ici n e v o l.   1 1 0 ,   n o .   1 1 p p .   9 1 6 - 9 2 1 ,   1 9 8 9 .   [1 7 ]   W .   Hin n e s ,   D.C.   M o n tg o m e r y ,   D .   M .   G o ld sm a n   a n d   C.   M .   B o rre r,   " P ro b a b il it y   a n d   S tatisti c in   En g in e e rin g , "   IV th   e d it io n .   Jo h n   W il e y   &   S o n s,  I n c .   2 0 0 3 ,   p p .   4 0 9 4 3 6       B IO G RA PHY   O AU TH O R       J y o ti   U.  De v k o ta,  P h is   a   P r o f e ss o o f   M a th e m a ti c a S tatisti c in   Ka th m a n d u   U n iv e rsity ,   Ne p a l.   He re se a rc h   in tere sts  a re   in terd isc ip li n a ry   a p p li c a ti o n s   o f   S tatisti c to   p r o b lem f ro m   En e rg y   a n d   En v iro n m e n t.   S h e   f o c u se o n   d e v e lo p m e n o f   n e w   m e th o d o l o g ies   a n d   a p p l ica ti o n   o f   e x isti n g   m e th o d o l o g ies   to   d a ta  g e n e ra ti o n ,   c o rre c t io n ,   p re d ictio n   a n d   a n a ly sis.  S h e   o b tain e d   h e r   P h d e g re e   f ro m   De p a rt m e n o f   Co m p u ter  S c ien c e a n d   M a th e m a ti c s,  Un iv e r sit y   o Os n a b ru e c k ,   G e r m a n y ,   su p p o rt e d   b y   D AA f e ll o w sh ip .   S h e   c o m p lete d   h e M a ste rs  a n d   Ba c h e lo rs  d e g re e   in   M a th e m a ti c a S tatisti c f ro m   Lad y   S h rira m   Co ll e g e ,   Un iv e rsit y   o f   De lh i,   Ne w   De lh i,   In d ia .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.