专利名称：Modis地表反射率数据的预处理方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据预处理技术领域，尤其涉及一种MODIS地表反射率数据的预处理方法及系统。
背景技术：
预处理过程是保证全球陆表卫星数据产品质量的前提。由于遥感数据在空间、波谱和时间上受到云、雪和云影等的影响，真实的地表反射率往往受到干扰，从而很难精确地反映出地表特征参量产品的变化规律。从全球每天的遥感图像上分析，全球平均70%以上地区都被云覆盖；在时间上， 云覆盖还存在长期性、季节性、多变性；同时，云覆盖带来了云影的存在；在中高纬度区，由于大量的可溶性雪的存在，云和雪的相似性使得图像的判别又增加了很多困难。中分辨率 S^itMmiX MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer, MOD I S)
其空间分辨率低、覆盖范围广，受云、云影、雪、及其他异常气候条件的影响十分明显，从而给数据使用带来不便影响。因此云及云影的标识和去除成为影响地表特征参量产品精度的重要组成部分。现有技术中，辐射传输模型广泛应用于地表反射率和地表发射率的计算，包括短波和长波辐射传输方程。对于短波辐射，如果忽略极化效应，辐射传输方程可以表达为
权利要求
1.一种MODIS地表反射率数据的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤51通过MODIS星载传感器，获取原始输入的遥感数据；52对所述原始输入的遥感数据进行异常数据检测；53对所述原始输入的遥感数据，基于云、雪先验知识进行云、雪初步检测；S4:得到的云和雪数据作为训练样本，利用所述训练样本，对所有数据检测，标识出所有云、雪数据为异常数据；S5 对原始输入的遥感数据进行时空滤波与插值，以填充在长时间序列中缺失的像元和空间上异常的像元。
2.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述步骤S2中进行异常数据检查的包括填充像元检查标识提取所述原始输入的遥感数据中存在的填充像元，用于后续插值和滤波；错误像元检查识别所述原始输入的遥感数据中存在的与真实数据相差很远的数据以及饱和数据，用于后续插值和滤波；缺失像元数据检查利用数据的时间标识检查所述原始输入的遥感数据中存在的时间缺失数据，用于后续插值和滤波。
3.如权利要求2所述的预处理方法，其特征在于，所述错误像元的检查方法包括先验知识地表反射率数据应该介于0和1之间，凡是低于0或高于1的值均认为是错误像元；长时间序列像元相关系数以一段时间的数据为处理单元，同一像元在不同的时间会形成一个时间序列数据；根据两个像元时间序列数据可以计算出所述长时间序列像元相关系数rxtyt，公式如下
4.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述步骤S3中进行云、雪初步检测的方法为S31 根据所述原始输入的遥感数据中相邻像元在不同波段的反射光谱值，计算所述相邻像元在不同波段反射谱值的光谱角度和光谱相关系数；S33:通过所述光谱角度和光谱相关系数对所有时间点数据进行云、雪检测。
5.如权利要求4所述的预处理方法，其特征在于，在所述步骤S31和S33之间还包括步骤S32 设置相关系数阈值，通过所述相关系数阈值对所述原始输入的遥感数据进行筛选， 去除异常数据，留下正常数据。
6.如权利要求4所述的预处理方法，其特征在于，所述光谱角度和光谱相关系数的计算公式为光谱角度
7.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，步骤S4具体包括以下步骤541计算数据的归一化雪被指数NDSI =NDSI = (R4-R3) / (R4+R3)其中R4为波长为0. 555微米的地表反射率，R3为波长为1. 64微米的地表反射率；542根据计算的数据的NDSI数值对进行判断如果NDSI > 0. 5，且地理位置和时间符合下雪条件的，则该数据识别为纯雪；如果NDSI < 0. 4，则该数据识别为云；543将已识别为云和雪的数据分别作为云训练样本和雪训练样本，根据训练结果，利用最大似然法对0. 4 < NDSI < 0. 5的异常数据进行云和雪的分类。
8.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述步骤S5中的插值方法为利用一年时间序列内的数据，根据同一类地物光谱在时间和空间上的连续性和相关性特性，采用多项式拟合的方法进行填充插值。
9.一种MODIS地表反射率数据的预处理系统，其特征在于，所述系统包括数据输入模块，用于通过MODIS星载传感器，获取原始输入的遥感数据；数据缺失检测模块，用于对所述原始输入的遥感数据进行缺失数据检测；云雪检测模块，用于对所述原始输入的遥感数据，基于云、雪先验知识进行云、雪初步检测；异常数据检测模块，用于得到的云和雪数据作为训练样本，并利用所述训练样本，对所有数据检测，标识出所有云、雪数据为异常数据；时空滤波与插值模块，用于对原始输入的遥感数据进行时空滤波与插值，以填充在长时间序列中缺失的像元和空间上异常的像元。
全文摘要
本发明公开了一种MODIS地表反射率数据的预处理方法及系统，所述方法包括以下步骤S1获取原始输入的遥感数据；S2对所述原始输入的遥感数据进行缺失数据检测；S3对所述原始输入的遥感数据进行云、雪初步检测；S4得到的云和雪数据作为训练样本，对所有数据检测，标识异常数据；S5对原始输入的遥感数据进行时空滤波与插值。所述系统包括分别用于实现上述步骤的数据输入模块、数据缺失检测模块、云雪检测模块、异常数据检测模块以及时空滤波与插值模块。本发明通过对地表反射率数据中缺失和异常数据进行处理，可以生成长时间序列、时空连续一致的地表反射率数据，提高了后续应用和遥感反演的精度。
文档编号G01S7/48GK102540165SQ201110427350
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者于凯, 唐海蓉, 梁顺林, 赵祥, 高涛 申请人:北京师范大学