一種基于中高分辨率遙感的植被參數(shù)擬合方法
【專利摘要】一種基于中高分辨率遙感的植被參數(shù)擬合方法，由于所使用的粗分辨率遙感數(shù)據(jù)容易獲取，且時間分辨率很高，并有免費共享的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品；又利用了不同植被類型生長發(fā)育規(guī)律的差異，以及同一類型植被內(nèi)部的生長發(fā)育規(guī)律的差異。當(dāng)研究迫切需要某一時間上的植被參數(shù)，但只能獲得另一時間的遙感數(shù)據(jù)，則該方法可以模擬所需要時間上的植被遙感參數(shù)，豐富遙感研究手段；由于中高分辨率遙感用于區(qū)域尺度的研究，該方法可以使研究區(qū)不同時間獲取的遙感數(shù)據(jù)統(tǒng)一到研究所需要的時間上，從而得到同一個時間覆蓋整個研究區(qū)的遙感數(shù)據(jù)。能再現(xiàn)所需時間上的無云中高分辨率遙感數(shù)據(jù)，為植被遙感的相關(guān)研究工作，如生態(tài)遙感、環(huán)境遙感和農(nóng)業(yè)遙感等，提供必要的數(shù)據(jù)支持。
【專利說明】一種基于中高分辨率遙感的植被參數(shù)擬合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于中高分辨率遙感的植被參數(shù)擬合方法，利用多尺度遙感數(shù)據(jù)的時空關(guān)系模擬未知或缺失數(shù)據(jù)，如NDVI和植被覆蓋度等。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，粗分辨率遙感影像，如M0DIS，具有很高的時間分辨率，即使在天氣狀況較差的時期也可以獲取無云的單景影像或合成產(chǎn)品，而低的空間分辨率導(dǎo)致研究結(jié)果的精度偏低，因此主要應(yīng)用在大尺度，如全省范圍的研究中。在較小區(qū)域中，中高分辨率光學(xué)遙感發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，但云覆蓋等天氣條件影響嚴(yán)重，往往使影像在需要的時間上存在缺失，如ETM+數(shù)據(jù)在全球平均有35%的云覆蓋，從而影響中高分辨率遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用。在實際應(yīng)用中，常利用相近時間的影像，或往年同時間的影像代替使用，由于太陽高度角、大氣狀況等的差異，導(dǎo)致研究結(jié)果存在誤差。也可以利用航空影像代替，但價格昂貴，對于一般的研究很難承受。也有對云覆蓋的遙感數(shù)據(jù)進行濾波等去云處理，但主要是針對薄云覆蓋的影像，當(dāng)云層厚時效果極差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于中高分辨率遙感的植被參數(shù)擬合方法，該方法利用多源多尺度遙感數(shù)據(jù)間的時空關(guān)系對缺失數(shù)據(jù)進行模擬，從而再現(xiàn)所需時間上的無云中高分辨率遙感數(shù)據(jù)，為植被遙感的相關(guān)研究工作，如生態(tài)遙感、環(huán)境遙感和農(nóng)業(yè)遙感等，提供必要的數(shù)據(jù)支持。
[0004]基于遙感的研究中，如農(nóng)業(yè)遙感、生態(tài)環(huán)境遙感等，大多對影像的犾取時間有嚴(yán)格要求，但由于云覆蓋等天氣影響，往往導(dǎo)致在研究所需要的時間上不能獲得好的數(shù)據(jù)；另外在較大區(qū)域范圍的遙感研究中，如NDV1、植被覆蓋度等參數(shù)的遙感估算，往往希望得到同一時間覆蓋整個研究區(qū)的遙感數(shù)據(jù)，但實際中幾乎不可能。針對上述情況，本發(fā)明模擬缺失的植被遙感參數(shù)。
[0005]其解決方案是:利用中高分辨率土地利用圖或植被類型圖劃分植被覆蓋類型，然后利用GIS聚合方法得到每種植被覆蓋類型在粗分辨率尺度上的像元百分比數(shù)據(jù)，進而可以提取粗分辨率影像的純像元，統(tǒng)計純像元均值隨時間的變化規(guī)律，并根據(jù)已知時間Tl時的每種植被覆蓋類型純像元的值域范圍進行詳細(xì)分類處理，并統(tǒng)計其純像元植被參數(shù)變化規(guī)律。再利用每類植被覆蓋類型內(nèi)部的分類變化規(guī)律提取變換系數(shù)，進而模擬得到所需時間上的中高分辨率植被遙感參數(shù)影像Nt2，然后根據(jù)像元分解思想從粗分辨率影像像元中提取每種植被覆蓋類型組分的植被參數(shù)信息，將其變化規(guī)律應(yīng)用到空間位置對應(yīng)的中高分辨率遙感數(shù)據(jù)上，從而模擬所需時間上的中高分辨率植被參數(shù)影像N' T2，將兩種結(jié)果對應(yīng)像元求平均得到最終模擬的結(jié)果。
[0006]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，由于所使用的粗分辨率遙感數(shù)據(jù)容易獲取，如M0DIS，且時間分辨率很高，并有免費共享的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品；而且利用了不同植被類型生長發(fā)育規(guī)律的差異，以及同一類型植被內(nèi)部的生長發(fā)育規(guī)律的差異。所以當(dāng)研究迫切需要某一時間上的植被參數(shù)，但只能獲得另一時間的遙感數(shù)據(jù)，則利用該方法可以模擬所需要時間上的植被遙感參數(shù)，豐富遙感研究手段；并且，中高分辨率遙感用于區(qū)域尺度的研究，利用該方法可以使研究區(qū)不同時間獲取的遙感數(shù)據(jù)統(tǒng)一到研究所需要的時間上，從而得到同一個時間覆蓋整個研究區(qū)的數(shù)據(jù)?？傊摲椒ɡ枚嘣炊喑叨冗b感數(shù)據(jù)間的時空關(guān)系對缺失數(shù)據(jù)進行模擬，從而再現(xiàn)所需時間上的無云中高分辨率遙感數(shù)據(jù)，為植被遙感的相關(guān)研究工作，如生態(tài)遙感、環(huán)境遙感和農(nóng)業(yè)遙感等，提供必要的數(shù)據(jù)支持。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1、為一種基于遙感的植被參數(shù)擬合方法流程圖。
[0008]圖2、為粗分辨率遙感某一類植被覆蓋類型X純像元分類變化曲線。
[0009]圖3、是一個粗分辨率影像一個像元與中分辨率像元空間對應(yīng)關(guān)系示意圖。每一個小方格代表一個中分辨率影像一個像元，數(shù)字代表該像元的植被參數(shù)值，其中加粗且突出顯示字體代表植被覆蓋類型X，加下劃線的代表植被覆蓋類型Y，正常字體代表植被覆蓋類型Z。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0011]參照圖1，本發(fā)明要解決的問題是利用時間Tl得到的中高分辨率植被遙感參數(shù)模擬時間T2的中高分辨率植被遙感參數(shù)，本方法的實施需要另外兩種數(shù)據(jù):(1)中高分辨率的土地利用圖或植被類型圖；(2)時間序列的粗分辨率遙感數(shù)據(jù)。
[0012]利用數(shù)據(jù)(I)盡量詳細(xì)劃分植被覆蓋類型，結(jié)合GIS的聚合方法可以得到每種植被覆蓋類型在粗分辨率每個像元中所占面積百分比數(shù)據(jù)，進而得到每種植被覆蓋類型的純像元，然后再結(jié)合數(shù)據(jù)(2)可以提取每種植被覆蓋類型純像元的植被遙感參數(shù)時間序列。
[0013]方法1:
[0014]具體實施過程中，每種植被覆蓋類型純像元可以根據(jù)像元值分類處理，如一種植被覆蓋類型的遙感參數(shù)可能取值在0.0?0.6之間，則可以按0.2為間隔劃分3類處理，并取得每類的遙感參數(shù)時間序列，如圖2所示。假設(shè)研究區(qū)具有三種植被類型X、Y、Z。在圖2中，三條曲線表示植被類型X的粗分辨率遙感純像元得到的植被參數(shù)分類變換規(guī)律，從上到下分辨率表示在在時間Tl時，這一植被類型的參數(shù)值>0.4,0.2?0.4，〈0.2的像元的植被參數(shù)變換規(guī)律。從中可以看出，同一植被類型在初始狀態(tài)具有不同的值時，雖然變換規(guī)律相似，但也存在明顯的差別。利用每條曲線上T2時間的值與Tl時間的值的比值δρ δ2、S3作為該類植被的變換系數(shù)。同理可以得到植被覆蓋類型Y和Z的變換系數(shù)Iipnyn3和λρ λ2、λ3。再利用在時間Tl獲得的中高分辨率遙感計算得到植被參數(shù)影像Nn，結(jié)合植被覆蓋類型和變換系數(shù)即可以得到時間Τ2的中高分辨率植被遙感參數(shù)影像Nt2，具體方法如下:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種基于中高分辨率遙感的植被參數(shù)擬合方法，其特征在于，利用中高分辨率土地利用圖或植被類型圖劃分植被覆蓋類型，然后利用GIS聚合方法得到每種植被覆蓋類型在粗分辨率尺度上的像元百分比數(shù)據(jù)，進而可以提取粗分辨率影像的純像元，統(tǒng)計純像元均值隨時間的變化規(guī)律，并根據(jù)已知時間Tl時的每種植被覆蓋類型純像元的值域范圍進行詳細(xì)分類處理，統(tǒng)計其純像元植被參數(shù)分類變化規(guī)律；再利用每類植被覆蓋類型內(nèi)部的分類變化規(guī)律提取變換系數(shù)，進而模擬得到所需時間上的中高分辨率植被遙感參數(shù)影像N72,然后根據(jù)像元分解思想從粗分辨率影像像元中提取每種植被覆蓋類型組分的植被參數(shù)信息，將其變化規(guī)律應(yīng)用到空間位置對應(yīng)的中高分辨率遙感數(shù)據(jù)上，從而模擬所需時間上的中高分辨率植被參數(shù)植影像將兩種結(jié)果對應(yīng)像元求平均得到最終模擬的結(jié)果ο
【文檔編號】G06T5/50GK103729835SQ201310742772
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】張喜旺, 劉劍鋒, 劉鵬飛, 秦奮, 秦耀辰 申請人:河南大學(xué)