ndext，η為時間序 列長度，Σ為時間序列Index的協(xié)方差矩陣。在各相似性距離圖中，類標簽樣本值標記為1， 非類標簽樣本值由歸一化值確定，D [-1，1]。
[0088] 步驟4 :采用C4. 5算法對不同時間間隔的相似性距離圖進行決策樹分類，利用不 透水面的時空分布特性，監(jiān)測不透水面時空變化規(guī)律。
[0089] 在步驟4中，合成步驟3所得的時間序列LST、時間序列BCI和時間序列NDVI分別 對應的相似性距離圖為多波段影像，利用C4. 5決策樹算法對該多波段影像進行分類，計算 類標簽樣本各波段的信息增益率，選擇信息增益率最大的距離屬性作為當前決策樹的根； 將與該屬性值相同的樣本作為同一子集，若每一子集中，既包括正例又包括反例，則遞歸調(diào) 用該算法，否則表明該子集為葉節(jié)點。
[0090] 綜上所述，本發(fā)明的基于Landsat時間序列影像的不透水面監(jiān)測方法，利用 Landsat時間序列影像提取不透水面的時空特征，根據(jù)時間序列的相似性距離定義不透水 面和透水面的時空差異性，提高了不透水面和透水面的類間異質(zhì)性，保證了不透水面動態(tài) 變化信息的時空一致性，能有效地避免利用光譜特征或空間特征提取不透水面變化信息面 臨的同物異譜和異物同譜現(xiàn)象，從而實現(xiàn)不透水面動態(tài)變化信息的快速和準確提取。
[0091] 實施例2:
[0092] 實施例2為裝置實施例，本發(fā)明所述的裝置實施例2與方法實施例1屬于統(tǒng)一技 術(shù)構(gòu)思，在裝置實施例2中未詳盡描述的內(nèi)容，請參見方法實施例1。
[0093] 圖3 :為本發(fā)明具體實施例提供的一種基于Landsat時間序列影像的不透水面監(jiān) 測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明所述的一種基于Landsat時間序列影像的不透 水面監(jiān)測裝置，包括：
[0094] 時間序列建立單元，用于針對配準后的Landsat時間序列影像，建立時間序列 LST、時間序列BCI和時間序列NDVI;
[0095] 在本方案中，所述時間序列建立單元，具體用于針對每幅Landsat影像的熱紅外 波段，利用福射傳輸方程，計算該幅Landsat影像的LST影像，請見圖2,得到Landsat時間 序列影像的時間序列LST;
[0096] 首先利用定標系數(shù)將每幅Landsat影像的熱紅外波段DN值轉(zhuǎn)化為相應的熱輻射 強度值：
[0097]La=gainXDN+bias(21)
[0098] U為熱輻射強度值，gain和bias分別表示增益系數(shù)和偏移系數(shù)。
[0099] 計算熱紅外波段的輻射亮度如下：
[0100] BT= [LA-L?-τ(l-e)L|]/(τΟ(22)
[0101] 其中，ε為地表比輻射率，Τ為地表真實溫度，ΒΤ為普朗克定律推導的黑體在Τ 的熱輻射亮度，L丨為大氣向上輻射亮度，L丨為大氣向下輻射亮度，τ為大氣在熱紅外 波段的透過率。而大氣參數(shù)Lt、L丨和τ可以由AtmosphericCorrectionParameter Calculator計算得到（ http://atmcorr.gsfc.nasa.gov/)。地表比福射率ε由可見光和 近紅外波段光譜信息估算：
[0102]
[0103] 其中，F(xiàn)v為植被覆蓋度，由NDVI推導得到：
[0104] Fv= (NDVI-NDVIs)/(NDVIv-NDVIs) (24)
[0105] 取NDVIv= 0· 70,NDVIs= 0· 00。當像元NDVI大于 0· 70 時，F(xiàn)v取值為 1 ;當像元 NDVI小于0時，F(xiàn)v取值為0。
[0106] 根據(jù)普朗克公式的反函數(shù)可以得到地表真實溫度：
[0107] T= ^/Ιη^/Βτ+Ι) (25)
[0108] 對于Landsat時間序列影像，不同傳感器影像對應的1和K2的值見表2 :
[0109] 表2不同Landsat傳感器的校準常數(shù)
[0110]
[0111] 由Landsat時間序列影像的熱紅外波段得到時間序列LST，獲得每一像元的時間 序列LST特征I\ST= {LSTtl，LSTt2，…，LSTtn}，其中{tl，t2,…，tn}為時間序列。
[0112] 針對每幅Landsat影像的所有波段，進行纓帽變換，計算該幅Landsat影像的BCI 影像，得到Landsat時間序列影像的時間序列BCI;
[0113] 根據(jù)不同波段的纓帽變換系數(shù)對每幅Landsat影像進行纓帽變換（TC，Tasseled CapTransformation)得到亮度（TC1)、綠度（TC2)和濕度（TC3)的圖層。每個TC成分歸 一化到「0. 11,BCI影像由伯一化TC成分計算得到：
[0114]
(26)
[0115] 由Landsat時間序列影像的所有波段得到時間序列BCI，獲得每一像元的時間序 列BCI特征PBCI= {BCItl，BCIt2，…，BCItn}，其中{tl，t2,…，tn}為時間序列。
[0116] 針對每幅Landsat影像的近紅外波段和可見光紅色波段，計算該幅Landsat影像 的NDVI影像，得到Landsat時間序列影像的時間序列NDVI。
[0117] NDVI計算公式如下：
[0118] (27)
[0119] 只rT，丄殼度值，VIS為可見光紅色波段殼度值。由Landsat時間 序列影像的近紅外波段和可見光紅色波段得到時間序列NDVI，獲得每一像元的時間序列NDVI特征PNDVI= {NDVItl，NDVIt2，…，NDVItn}，其中…，tn}為時間序列。
[0120] 時間序列優(yōu)化單元，用于插補時間序列LST、時間序列BCI和時間序列NDVI中的 缺失數(shù)據(jù)，消除各時間序列的噪聲和年際異常變化點，得到光滑的時間序列LST、時間序列 BCI和時間序列NDVI;
[0121] 在本方案中，所述時間序列優(yōu)化單元，具體用于對云雪、云陰影覆蓋區(qū)域造成的缺 失數(shù)據(jù)，利用三次樣條插值函數(shù)估計時間序列LST、時間序列BCI和時間序列NDVI的缺失數(shù) 據(jù)值，得到完整的時間序列數(shù)據(jù)；
[0122] 利用Fourier擬合，消除時間序列LST、時間序列BCI和時間序列NDVI的異常點 和噪聲，得到光滑的時間序列LST、時間序列BCI和時間序列NDVI。假設(shè)時間序列Index， Index= {LST,BCI,NDVI}，某像元點在時間t上取值為Indext，擬合后曲線中該像元取值為 Index/，如果有Index/ -Indext>5，δ為閾值，貝lj定義該點為噪聲點，并被擬合后的新 值取代，從而產(chǎn)生新的時間序列Index數(shù)據(jù)。
[0123] 相似性距離計算單元，用于從時間序列優(yōu)化單元所得的光滑時間序列LST、時間序 列BCI和時間序列NDVI中分別選擇代表不透水面的穩(wěn)定時間序列作為類標簽時間序列樣 本，度量非類標簽時間序列樣本與類標簽時間序列樣本的相似性距離，分別得到時間序列 LST、時間序列BCI和時間序列NDVI對應的相似性距離圖；
[0124] 在本方案中，所述相似性距離計算單元，具體用于利用時間序列分解加法模型，分 別提取時間序列優(yōu)化單元所得的光滑時間序列LST、時間序列BCI和時間序列NDVI的長期 趨勢分量TIndex、季節(jié)分量SIndex和不規(guī)則分量IIndex，Index= {LST，BCI，NDVI}，根據(jù)各時間 序列的分量特征選擇穩(wěn)定的時間序列LST、時間序列BCI和時間序列NDVI，并從中選擇代表 不透水面的時間序列像元作為類標簽樣本像元，該像元的時間序列LST、時間序列BCI和時 間序列NDVI為類標簽時間序列樣本，剩余所有時間序列像元作為非類標簽樣本像元，該類 像元的時間序列LST、時間序列BCI和時間序列NDVI為非類標簽時間序列樣本；
[0125] 具體為：利用移動平均法求出時間序列Index的趨勢循環(huán)分量TCIndex，通過TCIndex 對時間t進行回歸，得到線性擬合值^^^#，即求出長期趨勢TIndM:
[0126] (28)
[0127] |()和&為線性擬合系數(shù)，/2為誤差。
[0128] 利用趨勢循環(huán)分量TCIndM計算季節(jié)不規(guī)則分量SIIndM:
[0129]
(29)
[0130] YIndM為時間序列Index的序列值，用同一季節(jié)的SIIndM分量全部值的平均數(shù)作為 季節(jié)分量因子sIndrai，貝ij不規(guī)則分量iIn(texS:
[0131]
[0132] 通過TIndM、SIndjPIIndM因子，選擇無季節(jié)變動的長期趨勢近似常量的時間序列作 為穩(wěn)定時間序列，從具有穩(wěn)定時間序列的像元中選擇代表不透水面的時間序列像元作為類 標簽樣本像元，該像元的時間序列為類標簽時間序列樣本，剩余所有時間序列像元作為非 類標簽樣本像元，該類像元的時間序列LST、時間序列BCI和時間序列NDVI為非類標簽時間 序列樣本；
[0133] 利用等權(quán)重的歐式距離和馬氏距離分別度量時間序列LST、時間序列BCI和時間 序列NDVI的非類標簽時間序列樣本與類標簽時間序列樣本的相似性距離，得到時間序列LST、時間序列BCI和時間序列NDVI分別對應的相似性距離圖。
[0134] 在各時間序列Index，Index= {LST，BCI，NDVI}中，非類標簽樣本的時間序列P# 類標簽樣本的時間序列P,的距離D^，可由歐式距離和馬氏距離協(xié)同計算得到：
[0135]
[0136] 其中，Plt和Pjt分別為像元P種P」在時間