一种基于中高分辨率遥感的植被参数拟合方法
【专利摘要】一种基于中高分辨率遥感的植被参数拟合方法，由于所使用的粗分辨率遥感数据容易获取，且时间分辨率很高，并有免费共享的数据和产品；又利用了不同植被类型生长发育规律的差异，以及同一类型植被内部的生长发育规律的差异。当研究迫切需要某一时间上的植被参数，但只能获得另一时间的遥感数据，则该方法可以模拟所需要时间上的植被遥感参数，丰富遥感研究手段；由于中高分辨率遥感用于区域尺度的研究，该方法可以使研究区不同时间获取的遥感数据统一到研究所需要的时间上，从而得到同一个时间覆盖整个研究区的遥感数据。能再现所需时间上的无云中高分辨率遥感数据，为植被遥感的相关研究工作，如生态遥感、环境遥感和农业遥感等，提供必要的数据支持。
【专利说明】一种基于中高分辨率遥感的植被参数拟合方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于中高分辨率遥感的植被参数拟合方法，利用多尺度遥感数据的时空关系模拟未知或缺失数据，如NDVI和植被覆盖度等。
【背景技术】
[0002]目前，粗分辨率遥感影像，如M0DIS，具有很高的时间分辨率，即使在天气状况较差的时期也可以获取无云的单景影像或合成产品，而低的空间分辨率导致研究结果的精度偏低，因此主要应用在大尺度，如全省范围的研究中。在较小区域中，中高分辨率光学遥感发展迅速，应用广泛，但云覆盖等天气条件影响严重，往往使影像在需要的时间上存在缺失，如ETM+数据在全球平均有35%的云覆盖，从而影响中高分辨率遥感数据的应用。在实际应用中，常利用相近时间的影像，或往年同时间的影像代替使用，由于太阳高度角、大气状况等的差异，导致研究结果存在误差。也可以利用航空影像代替，但价格昂贵，对于一般的研究很难承受。也有对云覆盖的遥感数据进行滤波等去云处理，但主要是针对薄云覆盖的影像，当云层厚时效果极差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种基于中高分辨率遥感的植被参数拟合方法，该方法利用多源多尺度遥感数据间的时空关系对缺失数据进行模拟，从而再现所需时间上的无云中高分辨率遥感数据，为植被遥感的相关研究工作，如生态遥感、环境遥感和农业遥感等，提供必要的数据支持。
[0004]基于遥感的研究中，如农业遥感、生态环境遥感等，大多对影像的犾取时间有严格要求，但由于云覆盖等天气影响，往往导致在研究所需要的时间上不能获得好的数据；另外在较大区域范围的遥感研究中，如NDV1、植被覆盖度等参数的遥感估算，往往希望得到同一时间覆盖整个研究区的遥感数据，但实际中几乎不可能。针对上述情况，本发明模拟缺失的植被遥感参数。
[0005]其解决方案是:利用中高分辨率土地利用图或植被类型图划分植被覆盖类型，然后利用GIS聚合方法得到每种植被覆盖类型在粗分辨率尺度上的像元百分比数据，进而可以提取粗分辨率影像的纯像元，统计纯像元均值随时间的变化规律，并根据已知时间Tl时的每种植被覆盖类型纯像元的值域范围进行详细分类处理，并统计其纯像元植被参数变化规律。再利用每类植被覆盖类型内部的分类变化规律提取变换系数，进而模拟得到所需时间上的中高分辨率植被遥感参数影像Nt2，然后根据像元分解思想从粗分辨率影像像元中提取每种植被覆盖类型组分的植被参数信息，将其变化规律应用到空间位置对应的中高分辨率遥感数据上，从而模拟所需时间上的中高分辨率植被参数影像N' T2，将两种结果对应像元求平均得到最终模拟的结果。
[0006]本发明采用上述技术方案，由于所使用的粗分辨率遥感数据容易获取，如M0DIS，且时间分辨率很高，并有免费共享的数据和产品；而且利用了不同植被类型生长发育规律的差异，以及同一类型植被内部的生长发育规律的差异。所以当研究迫切需要某一时间上的植被参数，但只能获得另一时间的遥感数据，则利用该方法可以模拟所需要时间上的植被遥感参数，丰富遥感研究手段；并且，中高分辨率遥感用于区域尺度的研究，利用该方法可以使研究区不同时间获取的遥感数据统一到研究所需要的时间上，从而得到同一个时间覆盖整个研究区的数据。总之，该方法利用多源多尺度遥感数据间的时空关系对缺失数据进行模拟，从而再现所需时间上的无云中高分辨率遥感数据，为植被遥感的相关研究工作，如生态遥感、环境遥感和农业遥感等，提供必要的数据支持。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1、为一种基于遥感的植被参数拟合方法流程图。
[0008]图2、为粗分辨率遥感某一类植被覆盖类型X纯像元分类变化曲线。
[0009]图3、是一个粗分辨率影像一个像元与中分辨率像元空间对应关系示意图。每一个小方格代表一个中分辨率影像一个像元，数字代表该像元的植被参数值，其中加粗且突出显示字体代表植被覆盖类型X，加下划线的代表植被覆盖类型Y，正常字体代表植被覆盖类型Z。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0011]参照图1，本发明要解决的问题是利用时间Tl得到的中高分辨率植被遥感参数模拟时间T2的中高分辨率植被遥感参数，本方法的实施需要另外两种数据:(1)中高分辨率的土地利用图或植被类型图；(2)时间序列的粗分辨率遥感数据。
[0012]利用数据(I)尽量详细划分植被覆盖类型，结合GIS的聚合方法可以得到每种植被覆盖类型在粗分辨率每个像元中所占面积百分比数据，进而得到每种植被覆盖类型的纯像元，然后再结合数据(2)可以提取每种植被覆盖类型纯像元的植被遥感参数时间序列。
[0013]方法1:
[0014]具体实施过程中，每种植被覆盖类型纯像元可以根据像元值分类处理，如一种植被覆盖类型的遥感参数可能取值在0.0?0.6之间，则可以按0.2为间隔划分3类处理，并取得每类的遥感参数时间序列，如图2所示。假设研究区具有三种植被类型X、Y、Z。在图2中，三条曲线表示植被类型X的粗分辨率遥感纯像元得到的植被参数分类变换规律，从上到下分辨率表示在在时间Tl时，这一植被类型的参数值>0.4,0.2?0.4，〈0.2的像元的植被参数变换规律。从中可以看出，同一植被类型在初始状态具有不同的值时，虽然变换规律相似，但也存在明显的差别。利用每条曲线上T2时间的值与Tl时间的值的比值δρ δ2、S3作为该类植被的变换系数。同理可以得到植被覆盖类型Y和Z的变换系数Iipnyn3和λρ λ2、λ3。再利用在时间Tl获得的中高分辨率遥感计算得到植被参数影像Nn，结合植被覆盖类型和变换系数即可以得到时间Τ2的中高分辨率植被遥感参数影像Nt2，具体方法如下:
[0015]
【权利要求】
1.一种基于中高分辨率遥感的植被参数拟合方法，其特征在于，利用中高分辨率土地利用图或植被类型图划分植被覆盖类型，然后利用GIS聚合方法得到每种植被覆盖类型在粗分辨率尺度上的像元百分比数据，进而可以提取粗分辨率影像的纯像元，统计纯像元均值随时间的变化规律，并根据已知时间Tl时的每种植被覆盖类型纯像元的值域范围进行详细分类处理，统计其纯像元植被参数分类变化规律；再利用每类植被覆盖类型内部的分类变化规律提取变换系数，进而模拟得到所需时间上的中高分辨率植被遥感参数影像N72,然后根据像元分解思想从粗分辨率影像像元中提取每种植被覆盖类型组分的植被参数信息，将其变化规律应用到空间位置对应的中高分辨率遥感数据上，从而模拟所需时间上的中高分辨率植被参数植影像将两种结果对应像元求平均得到最终模拟的结果ο
【文档编号】G06T5/50GK103729835SQ201310742772
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】张喜旺, 刘剑锋, 刘鹏飞, 秦奋, 秦耀辰 申请人:河南大学