專利名稱：Modis地表反射率數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種MODIS地表反射率數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
預(yù)處理過程是保證全球陸表衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的前提。由于遙感數(shù)據(jù)在空間、波譜和時間上受到云、雪和云影等的影響，真實(shí)的地表反射率往往受到干擾，從而很難精確地反映出地表特征參量產(chǎn)品的變化規(guī)律。從全球每天的遙感圖像上分析，全球平均70%以上地區(qū)都被云覆蓋；在時間上， 云覆蓋還存在長期性、季節(jié)性、多變性；同時，云覆蓋帶來了云影的存在；在中高緯度區(qū)，由于大量的可溶性雪的存在，云和雪的相似性使得圖像的判別又增加了很多困難。中分辨率 S^itMmiX MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer, MOD I S)
其空間分辨率低、覆蓋范圍廣，受云、云影、雪、及其他異常氣候條件的影響十分明顯，從而給數(shù)據(jù)使用帶來不便影響。因此云及云影的標(biāo)識和去除成為影響地表特征參量產(chǎn)品精度的重要組成部分?，F(xiàn)有技術(shù)中，輻射傳輸模型廣泛應(yīng)用于地表反射率和地表發(fā)射率的計算，包括短波和長波輻射傳輸方程。對于短波輻射，如果忽略極化效應(yīng)，輻射傳輸方程可以表達(dá)為
權(quán)利要求
1.一種MODIS地表反射率數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法，其特征在于，包括以下步驟51通過MODIS星載傳感器，獲取原始輸入的遙感數(shù)據(jù)；52對所述原始輸入的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行異常數(shù)據(jù)檢測；53對所述原始輸入的遙感數(shù)據(jù)，基于云、雪先驗(yàn)知識進(jìn)行云、雪初步檢測；S4:得到的云和雪數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，利用所述訓(xùn)練樣本，對所有數(shù)據(jù)檢測，標(biāo)識出所有云、雪數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)；S5 對原始輸入的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行時空濾波與插值，以填充在長時間序列中缺失的像元和空間上異常的像元。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟S2中進(jìn)行異常數(shù)據(jù)檢查的包括填充像元檢查標(biāo)識提取所述原始輸入的遙感數(shù)據(jù)中存在的填充像元，用于后續(xù)插值和濾波；錯誤像元檢查識別所述原始輸入的遙感數(shù)據(jù)中存在的與真實(shí)數(shù)據(jù)相差很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)以及飽和數(shù)據(jù)，用于后續(xù)插值和濾波；缺失像元數(shù)據(jù)檢查利用數(shù)據(jù)的時間標(biāo)識檢查所述原始輸入的遙感數(shù)據(jù)中存在的時間缺失數(shù)據(jù)，用于后續(xù)插值和濾波。
3.如權(quán)利要求2所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述錯誤像元的檢查方法包括先驗(yàn)知識地表反射率數(shù)據(jù)應(yīng)該介于0和1之間，凡是低于0或高于1的值均認(rèn)為是錯誤像元；長時間序列像元相關(guān)系數(shù)以一段時間的數(shù)據(jù)為處理單元，同一像元在不同的時間會形成一個時間序列數(shù)據(jù)；根據(jù)兩個像元時間序列數(shù)據(jù)可以計算出所述長時間序列像元相關(guān)系數(shù)rxtyt，公式如下
4.如權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟S3中進(jìn)行云、雪初步檢測的方法為S31 根據(jù)所述原始輸入的遙感數(shù)據(jù)中相鄰像元在不同波段的反射光譜值，計算所述相鄰像元在不同波段反射譜值的光譜角度和光譜相關(guān)系數(shù)；S33:通過所述光譜角度和光譜相關(guān)系數(shù)對所有時間點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行云、雪檢測。
5.如權(quán)利要求4所述的預(yù)處理方法，其特征在于，在所述步驟S31和S33之間還包括步驟S32 設(shè)置相關(guān)系數(shù)閾值，通過所述相關(guān)系數(shù)閾值對所述原始輸入的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選， 去除異常數(shù)據(jù)，留下正常數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求4所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述光譜角度和光譜相關(guān)系數(shù)的計算公式為光譜角度
7.如權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于，步驟S4具體包括以下步驟541計算數(shù)據(jù)的歸一化雪被指數(shù)NDSI =NDSI = (R4-R3) / (R4+R3)其中R4為波長為0. 555微米的地表反射率，R3為波長為1. 64微米的地表反射率；542根據(jù)計算的數(shù)據(jù)的NDSI數(shù)值對進(jìn)行判斷如果NDSI > 0. 5，且地理位置和時間符合下雪條件的，則該數(shù)據(jù)識別為純雪；如果NDSI < 0. 4，則該數(shù)據(jù)識別為云；543將已識別為云和雪的數(shù)據(jù)分別作為云訓(xùn)練樣本和雪訓(xùn)練樣本，根據(jù)訓(xùn)練結(jié)果，利用最大似然法對0. 4 < NDSI < 0. 5的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行云和雪的分類。
8.如權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟S5中的插值方法為利用一年時間序列內(nèi)的數(shù)據(jù)，根據(jù)同一類地物光譜在時間和空間上的連續(xù)性和相關(guān)性特性，采用多項(xiàng)式擬合的方法進(jìn)行填充插值。
9.一種MODIS地表反射率數(shù)據(jù)的預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入模塊，用于通過MODIS星載傳感器，獲取原始輸入的遙感數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)缺失檢測模塊，用于對所述原始輸入的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失數(shù)據(jù)檢測；云雪檢測模塊，用于對所述原始輸入的遙感數(shù)據(jù)，基于云、雪先驗(yàn)知識進(jìn)行云、雪初步檢測；異常數(shù)據(jù)檢測模塊，用于得到的云和雪數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，并利用所述訓(xùn)練樣本，對所有數(shù)據(jù)檢測，標(biāo)識出所有云、雪數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)；時空濾波與插值模塊，用于對原始輸入的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行時空濾波與插值，以填充在長時間序列中缺失的像元和空間上異常的像元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MODIS地表反射率數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟S1獲取原始輸入的遙感數(shù)據(jù)；S2對所述原始輸入的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失數(shù)據(jù)檢測；S3對所述原始輸入的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行云、雪初步檢測；S4得到的云和雪數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，對所有數(shù)據(jù)檢測，標(biāo)識異常數(shù)據(jù)；S5對原始輸入的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行時空濾波與插值。所述系統(tǒng)包括分別用于實(shí)現(xiàn)上述步驟的數(shù)據(jù)輸入模塊、數(shù)據(jù)缺失檢測模塊、云雪檢測模塊、異常數(shù)據(jù)檢測模塊以及時空濾波與插值模塊。本發(fā)明通過對地表反射率數(shù)據(jù)中缺失和異常數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以生成長時間序列、時空連續(xù)一致的地表反射率數(shù)據(jù)，提高了后續(xù)應(yīng)用和遙感反演的精度。
文檔編號G01S7/48GK102540165SQ201110427350
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者于凱, 唐海蓉, 梁順林, 趙祥, 高濤 申請人:北京師范大學(xué)