生成完整的高分辨率植被蓋度圖像季節(jié)變化序列的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種獲得植被蓋度的方法，具體設(shè)及一種生成完整的高分辨率植被蓋 度圖像季節(jié)變化序列的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 植被蓋度指植物群落總體或各個(gè)體的地上部分的垂直投影面積與樣方面積之比 的百分?jǐn)?shù)，它反映植被的茂密程度和植物進(jìn)行光合作用面積的大小。
[0003] 每月W15日為界，劃分為兩個(gè)半月，其中1-15日為前個(gè)半月，而16日到月末為后個(gè) 半月，運(yùn)樣全年劃分成24個(gè)半月。全年24個(gè)半月，每個(gè)半月都有植被蓋度，可W反映植被蓋 度的季節(jié)分布。
[0004] 目前，通過遙感方式測量植被蓋度，一般可W獲得兩種類型的植被蓋度圖像：（1) 低分辨率植被蓋度圖像，盡管分辨率低但衛(wèi)星重返周期短，如24個(gè)半月時(shí)段的完整季節(jié)變 化植被蓋度圖像；（2)高分辨率植被蓋度圖像，盡管分辨率高但衛(wèi)星重返周期長，季節(jié)變化 序列不完整，一般僅僅只有一個(gè)時(shí)段或少數(shù)幾個(gè)時(shí)段的植被蓋度圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種生成完整的高分辨率植被蓋度圖像季節(jié)變化序列影像 或者圖像的方法，其融合了高分辨率和低分辨率的兩種遙感蓋度。
[0006] 本發(fā)明提供了一種生成完整的高分辨率植被蓋度圖像季節(jié)變化序列的方法，所述 方法融合24個(gè)半月時(shí)段的低分辨率植被蓋度圖像和至少1個(gè)時(shí)段的高分辨率植被蓋度圖 像，其中所述方法包括如下步驟：
[0007] 步驟一、基于高精度±地利用圖，在高分辨植被蓋度圖像上采用窗口滑動(dòng)法捜索 適用于低分辨率圖像的純像元，建立純像元點(diǎn)數(shù)據(jù)庫；
[000引步驟二、基于24個(gè)半月時(shí)段的低分辨率植被蓋度圖像，建立純像元的植被蓋度季 節(jié)變化曲線庫；
[0009] 步驟=、對(duì)低分辨率植被蓋度圖像進(jìn)行初步降尺度處理，獲得與高分辨率植被蓋 度圖像的分辨率一致的低分辨率植被蓋度降尺度結(jié)果圖像;W及
[0010] 步驟四、低分辨率植被蓋度降尺度結(jié)果圖像與已有的1個(gè)或少數(shù)幾個(gè)時(shí)段的高分 辨率植被蓋度圖像進(jìn)行融合插補(bǔ)，生成包含24個(gè)半月時(shí)段的完整的高分辨率植被蓋度圖像 季節(jié)變化序列。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的方法中可優(yōu)選的是，在所述步驟=中，W最鄰近的同±地利用類型 純像元的植被蓋度對(duì)低分辨率植被蓋度圖像中亞像元的植被蓋度進(jìn)行賦值，從而獲得低分 辨率植被蓋度降尺度結(jié)果圖像，公式如下：
[0012]
[0013] 式中，表示第t時(shí)段低分辨率植被蓋度降尺度結(jié)果圖像的某個(gè)混合像元 中，第巧巾±地利用類型亞像元的植被蓋度圖像;fpt(j，t)指第t時(shí)段與該混合像元最鄰近的 第巧中±地利用類型純像元的植被蓋度圖像，可W從純像元植被蓋度季節(jié)變化曲線庫中根 據(jù)空間距離最近原則捜索得到;片(t)表示低分辨率圖像上該混合像元在第t時(shí)段的植被蓋 度圖像;任一混合像元由N個(gè)亞像元組成，包含了 111種±地利用類型，同一±地利用類型的亞 像元很可能有多個(gè)，n表示第巧巾±地利用類型的亞像元占混合像元的面積比例，fpt(i，t) 指第t時(shí)段與該混合像元最鄰近的第巧巾±地利用類型純像元的植被蓋度圖像，可W從純像 元植被蓋度季節(jié)變化曲線庫中根據(jù)空間距離最近原則捜索得到。
[0014] 在本發(fā)明的方法中可優(yōu)選的是，所述步驟四的融合插補(bǔ)采用W下方式：
[0015] 已有的1個(gè)或少數(shù)幾個(gè)時(shí)段的高分辨率植被蓋度圖像所在的半月時(shí)段為基準(zhǔn)時(shí) 段，
[0016] (1)對(duì)于只有一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)段時(shí)的融合插補(bǔ)，采用如下式A:
[0017] fH(t)=fH 化) + (fL(t)-fL(k))
[001引式A中，基準(zhǔn)時(shí)段為k(l <k<24)，t為待插補(bǔ)的時(shí)段（1 <t<24,且t辛k);fH(t)表 示第t時(shí)段的高分辨率植被蓋度圖像;fH化)表示在基準(zhǔn)時(shí)段k的高分辨率植被蓋度圖像，片 化)表示在基準(zhǔn)時(shí)段k的低分辨率植被蓋度降尺度結(jié)果圖像，片(t)表示在第t時(shí)段的低分辨 率植被蓋度降尺度結(jié)果圖像；
[0019] (2)對(duì)于有兩個(gè)或兩個(gè)W上基準(zhǔn)時(shí)段時(shí)的融合插補(bǔ)，
[0020] a.待插補(bǔ)時(shí)段在兩個(gè)基準(zhǔn)時(shí)段之間，采用如下式B:
[0021] fH(t)=a{fH 化) + (fL(t)_fL(k))}+WfH(q) + (fL(t)_fL(q))}
[0022]
[0023]
[0024] 式B中，第一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)段序號(hào)為k，第二個(gè)基準(zhǔn)時(shí)段序號(hào)為q(q〉k)，t為待插補(bǔ)的時(shí) 段(k<t<q);fH(t)表示第t時(shí)段的高分辨率植被蓋度圖像;fH(k)、fH(q)分別表示在基準(zhǔn)時(shí)段 k、q的高分辨率植被蓋度圖像;片(t)表示在第t時(shí)段的低分辨率植被蓋度降尺度結(jié)果圖像； 的k)、片(q)分別表示在基準(zhǔn)時(shí)段k、q的低分辨率植被蓋度降尺度結(jié)果圖像;a、e分別為權(quán)重 系數(shù)，其大小與到兩個(gè)基準(zhǔn)時(shí)段的時(shí)間距離呈反比關(guān)系;D為可調(diào)節(jié)的權(quán)重參數(shù)，D值越大， 插補(bǔ)結(jié)果受距離較近基準(zhǔn)時(shí)段圖像的作用也越大；
[0025] b.待插補(bǔ)時(shí)段在最小序號(hào)基準(zhǔn)時(shí)段之前，采用如下式C:
[0026] fH(t)=fH 化) + (fL(t)-fL(k))
[0027] 式C中：基準(zhǔn)時(shí)段為k(l<k<24)，t為待插補(bǔ)的時(shí)段（l<t<k);fH(t)表示第t時(shí)段的 高分辨率植被蓋度圖像;fH化)表示在基準(zhǔn)時(shí)段k的高分辨率植被蓋度圖像，片化)表示在基 準(zhǔn)時(shí)段k的低分辨率植被蓋度降尺度結(jié)果圖像，片(t)表示在第t時(shí)段的低分辨率植被蓋度 降尺度結(jié)果圖像；
[00%] C.待插補(bǔ)時(shí)段在最大序號(hào)基準(zhǔn)時(shí)段之后，采用如下式D:
[0029] fH(t)=fH(q) + (fL(t)-fL(q))
[0030] 式D中：設(shè)基準(zhǔn)時(shí)段為q(l<q<24)，t為待插補(bǔ)的時(shí)段(q<t<24);fH(t)表示第t時(shí)段 的高分辨率植被蓋度圖像;fH(q)表示在基準(zhǔn)時(shí)段q的高分辨率植被蓋度圖像，片(q)表示在 基準(zhǔn)時(shí)段q的低分辨率植被蓋度降尺度結(jié)果圖像，片(t)表示在第t時(shí)段的低分辨率植被蓋 度降尺度結(jié)果圖像。
[0031] 本發(fā)明利用低分辨率的完整植被蓋度圖像季節(jié)分布序列，插補(bǔ)缺失半月時(shí)段的高 分辨率植被蓋度圖像，形成高分辨率的完整季節(jié)分布序列的24個(gè)半月植被蓋度圖像。高分 辨率植被蓋度圖像與低分辨率植被蓋度圖像的降尺度結(jié)果圖像融合，通過降尺度圖像季節(jié) 分布序列反映了不同植被的季節(jié)變化，同時(shí)又由高分辨率植被蓋度圖像補(bǔ)充了亞像元尺度 的空間變異信息。
【附圖說明】
[0032] 圖1為高分辨率植被蓋度圖像與低分辨率植被蓋度圖像；
[0033] 圖2為低分辨率植被蓋度圖像的混合像元W及純像元示意圖；
[0034] 圖3為低分辨率植被蓋度圖像的降尺度示意圖之一；
[0035] 圖4為低分辨率植被蓋度圖像的圖3中的A區(qū)域降尺度示意圖；W及
[0036] 圖5為低分辨率植被蓋度圖像的圖4中的B區(qū)域降尺度示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[003引一、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)：
[0039] (1)低分辨率的遙感蓋度數(shù)據(jù):24個(gè)半月低分辨率植被蓋度圖像參數(shù)，GRID或IMG 格式，蓋度取值在0-100之間。
[0040] (2)高分辨率的遙感蓋度數(shù)據(jù):k個(gè)半月高分辨率植被蓋度圖像參數(shù)（1含k<24)， GRID或IMG格式，蓋度取值在0-100之間。
[0041 ] (3) ±地利用數(shù)據(jù)，來源于高分辨率圖像，GRID或IMG格式。
[00創(chuàng)二、基本假設(shè)
[0043] (1)對(duì)于相同的±地利用類型，高分辨率圖像和低分辨率圖像的植被蓋度季節(jié)變 化趨勢(shì)具有相似性，即：
[0044] fH(m j)_fL(m,i)式（I)
[0045] 式中：m表示±地利用類型；j和i表示不同的半月時(shí)段編號(hào)；fH表示用高分辨率的 植被蓋度圖像，片表示低分辨率的植被蓋度圖像。
[0046] (2)低分辨率圖像的初步降尺度步驟中，低分辨率圖像的像元多為混合像元，在每 個(gè)混合像元中，相同±地利用類型的不同亞像元植被蓋度相等；
[0047] (3)在同一時(shí)段，對(duì)于低分辨率圖像的每個(gè)像元，亞像元植被蓋度與同±地利用類 型最鄰近純像元的植被蓋度的差值相等，即：
[004引
[0049] 式中：護(hù)表示低分辨率植被蓋度圖像中混合像元的亞