專利名稱：Modis地表反射率數據的預處理方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及數據預處理技術領域，尤其涉及一種MODIS地表反射率數據的預處理方法及系統。
背景技術：
預處理過程是保證全球陸表衛星數據產品質量的前提。由于遙感數據在空間、波譜和時間上受到云、雪和云影等的影響，真實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品的變化規律。從全球每天的遙感圖像上分析，全球平均70%以上地區都被云覆蓋；在時間上， 云覆蓋還存在長期性、季節性、多變性；同時，云覆蓋帶來了云影的存在；在中高緯度區，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，從而給數據使用帶來不便影響。因此云及云影的標識和去除成為影響地表特征參量產品精度的重要組成部分。現有技術中，輻射傳輸模型廣泛應用于地表反射率和地表發射率的計算，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，輻射傳輸方程可以表達為
權利要求
1.一種MODIS地表反射率數據的預處理方法，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據；52對所述原始輸入的遙感數據進行異常數據檢測；53對所述原始輸入的遙感數據，基于云、雪先驗知識進行云、雪初步檢測；S4:得到的云和雪數據作為訓練樣本，利用所述訓練樣本，對所有數據檢測，標識出所有云、雪數據為異常數據；S5 對原始輸入的遙感數據進行時空濾波與插值，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.如權利要求1所述的預處理方法，其特征在于，所述步驟S2中進行異常數據檢查的包括填充像元檢查標識提取所述原始輸入的遙感數據中存在的填充像元，用于后續插值和濾波；錯誤像元檢查識別所述原始輸入的遙感數據中存在的與真實數據相差很遠的數據以及飽和數據，用于后續插值和濾波；缺失像元數據檢查利用數據的時間標識檢查所述原始輸入的遙感數據中存在的時間缺失數據，用于后續插值和濾波。
3.如權利要求2所述的預處理方法，其特征在于，所述錯誤像元的檢查方法包括先驗知識地表反射率數據應該介于0和1之間，凡是低于0或高于1的值均認為是錯誤像元；長時間序列像元相關系數以一段時間的數據為處理單元，同一像元在不同的時間會形成一個時間序列數據；根據兩個像元時間序列數據可以計算出所述長時間序列像元相關系數rxtyt，公式如下
4.如權利要求1所述的預處理方法，其特征在于，所述步驟S3中進行云、雪初步檢測的方法為S31 根據所述原始輸入的遙感數據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系數；S33:通過所述光譜角度和光譜相關系數對所有時間點數據進行云、雪檢測。
5.如權利要求4所述的預處理方法，其特征在于，在所述步驟S31和S33之間還包括步驟S32 設置相關系數閾值，通過所述相關系數閾值對所述原始輸入的遙感數據進行篩選， 去除異常數據，留下正常數據。
6.如權利要求4所述的預處理方法，其特征在于，所述光譜角度和光譜相關系數的計算公式為光譜角度
7.如權利要求1所述的預處理方法，其特征在于，步驟S4具體包括以下步驟541計算數據的歸一化雪被指數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根據計算的數據的NDSI數值對進行判斷如果NDSI > 0. 5，且地理位置和時間符合下雪條件的，則該數據識別為純雪；如果NDSI < 0. 4，則該數據識別為云；543將已識別為云和雪的數據分別作為云訓練樣本和雪訓練樣本，根據訓練結果，利用最大似然法對0. 4 < NDSI < 0. 5的異常數據進行云和雪的分類。
8.如權利要求1所述的預處理方法，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的數據，根據同一類地物光譜在時間和空間上的連續性和相關性特性，采用多項式擬合的方法進行填充插值。
9.一種MODIS地表反射率數據的預處理系統，其特征在于，所述系統包括數據輸入模塊，用于通過MODIS星載傳感器，獲取原始輸入的遙感數據；數據缺失檢測模塊，用于對所述原始輸入的遙感數據進行缺失數據檢測；云雪檢測模塊，用于對所述原始輸入的遙感數據，基于云、雪先驗知識進行云、雪初步檢測；異常數據檢測模塊，用于得到的云和雪數據作為訓練樣本，并利用所述訓練樣本，對所有數據檢測，標識出所有云、雪數據為異常數據；時空濾波與插值模塊，用于對原始輸入的遙感數據進行時空濾波與插值，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
本發明公開了一種MODIS地表反射率數據的預處理方法及系統，所述方法包括以下步驟S1獲取原始輸入的遙感數據；S2對所述原始輸入的遙感數據進行缺失數據檢測；S3對所述原始輸入的遙感數據進行云、雪初步檢測；S4得到的云和雪數據作為訓練樣本，對所有數據檢測，標識異常數據；S5對原始輸入的遙感數據進行時空濾波與插值。所述系統包括分別用于實現上述步驟的數據輸入模塊、數據缺失檢測模塊、云雪檢測模塊、異常數據檢測模塊以及時空濾波與插值模塊。本發明通過對地表反射率數據中缺失和異常數據進行處理，可以生成長時間序列、時空連續一致的地表反射率數據，提高了后續應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 優先權日2011年12月19日
發明者于凱, 唐海蓉, 梁順林, 趙祥, 高濤 申請人:北京師范大學