生成完整的高分辨率植被蓋度圖像季節變化序列的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種獲得植被蓋度的方法，具體設及一種生成完整的高分辨率植被蓋 度圖像季節變化序列的方法。
【背景技術】
[0002] 植被蓋度指植物群落總體或各個體的地上部分的垂直投影面積與樣方面積之比 的百分數，它反映植被的茂密程度和植物進行光合作用面積的大小。
[0003] 每月W15日為界，劃分為兩個半月，其中1-15日為前個半月，而16日到月末為后個 半月，運樣全年劃分成24個半月。全年24個半月，每個半月都有植被蓋度，可W反映植被蓋 度的季節分布。
[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，盡管分辨率低但衛星重返周期短，如24個半月時段的完整季節變 化植被蓋度圖像；（2)高分辨率植被蓋度圖像，盡管分辨率高但衛星重返周期長，季節變化 序列不完整，一般僅僅只有一個時段或少數幾個時段的植被蓋度圖像。
【發明內容】
[0005] 本發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] 本發明提供了一種生成完整的高分辨率植被蓋度圖像季節變化序列的方法，所述 方法融合24個半月時段的低分辨率植被蓋度圖像和至少1個時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法捜索 適用于低分辨率圖像的純像元，建立純像元點數據庫；
[000引步驟二、基于24個半月時段的低分辨率植被蓋度圖像，建立純像元的植被蓋度季 節變化曲線庫；
[0009] 步驟=、對低分辨率植被蓋度圖像進行初步降尺度處理，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果圖像;W及
[0010] 步驟四、低分辨率植被蓋度降尺度結果圖像與已有的1個或少數幾個時段的高分 辨率植被蓋度圖像進行融合插補，生成包含24個半月時段的完整的高分辨率植被蓋度圖像 季節變化序列。
[0011] 根據本發明的方法中可優選的是，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低分辨率植被蓋度圖像中亞像元的植被蓋度進行賦值，從而獲得低分 辨率植被蓋度降尺度結果圖像，公式如下：
[0012]
[0013] 式中，表示第t時段低分辨率植被蓋度降尺度結果圖像的某個混合像元 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變化曲線庫中根 據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時段的植被蓋 度圖像;任一混合像元由N個亞像元組成，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，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 元植被蓋度季節變化曲線庫中根據空間距離最近原則捜索得到。
[0014] 在本發明的方法中可優選的是，所述步驟四的融合插補采用W下方式：
[0015] 已有的1個或少數幾個時段的高分辨率植被蓋度圖像所在的半月時段為基準時 段，
[0016] (1)對于只有一個基準時段時的融合插補，采用如下式A:
[0017] fH(t)=fH 化) + (fL(t)-fL(k))
[001引式A中，基準時段為k(l <k<24)，t為待插補的時段（1 <t<24,且t辛k);fH(t)表 示第t時段的高分辨率植被蓋度圖像;fH化)表示在基準時段k的高分辨率植被蓋度圖像，片 化)表示在基準時段k的低分辨率植被蓋度降尺度結果圖像，片(t)表示在第t時段的低分辨 率植被蓋度降尺度結果圖像；
[0019] (2)對于有兩個或兩個W上基準時段時的融合插補，
[0020] a.待插補時段在兩個基準時段之間，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，第一個基準時段序號為k，第二個基準時段序號為q(q〉k)，t為待插補的時 段(k<t<q);fH(t)表示第t時段的高分辨率植被蓋度圖像;fH(k)、fH(q)分別表示在基準時段 k、q的高分辨率植被蓋度圖像;片(t)表示在第t時段的低分辨率植被蓋度降尺度結果圖像； 的k)、片(q)分別表示在基準時段k、q的低分辨率植被蓋度降尺度結果圖像;a、e分別為權重 系數，其大小與到兩個基準時段的時間距離呈反比關系;D為可調節的權重參數，D值越大， 插補結果受距離較近基準時段圖像的作用也越大；
[0025] b.待插補時段在最小序號基準時段之前，采用如下式C:
[0026] fH(t)=fH 化) + (fL(t)-fL(k))
[0027] 式C中：基準時段為k(l<k<24)，t為待插補的時段（l<t<k);fH(t)表示第t時段的 高分辨率植被蓋度圖像;fH化)表示在基準時段k的高分辨率植被蓋度圖像，片化)表示在基 準時段k的低分辨率植被蓋度降尺度結果圖像，片(t)表示在第t時段的低分辨率植被蓋度 降尺度結果圖像；
[00%] C.待插補時段在最大序號基準時段之后，采用如下式D:
[0029] fH(t)=fH(q) + (fL(t)-fL(q))
[0030] 式D中：設基準時段為q(l<q<24)，t為待插補的時段(q<t<24);fH(t)表示第t時段 的高分辨率植被蓋度圖像;fH(q)表示在基準時段q的高分辨率植被蓋度圖像，片(q)表示在 基準時段q的低分辨率植被蓋度降尺度結果圖像，片(t)表示在第t時段的低分辨率植被蓋 度降尺度結果圖像。
[0031] 本發明利用低分辨率的完整植被蓋度圖像季節分布序列，插補缺失半月時段的高 分辨率植被蓋度圖像，形成高分辨率的完整季節分布序列的24個半月植被蓋度圖像。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果圖像融合，通過降尺度圖像季節 分布序列反映了不同植被的季節變化，同時又由高分辨率植被蓋度圖像補充了亞像元尺度 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區域降尺度示意圖。
【具體實施方式】
[0037] 下面將結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明。
[003引一、數據基礎：
[0039] (1)低分辨率的遙感蓋度數據:24個半月低分辨率植被蓋度圖像參數，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據:k個半月高分辨率植被蓋度圖像參數（1含k<24)， GRID或IMG格式，蓋度取值在0-100之間。
[0041 ] (3) ±地利用數據，來源于高分辨率圖像，GRID或IMG格式。
[00創二、基本假設
[0043] (1)對于相同的±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變 化趨勢具有相似性，即：
[0044] fH(m j)_fL(m,i)式（I)
[0045] 式中：m表示±地利用類型；j和i表示不同的半月時段編號；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)在同一時段，對于低分辨率圖像的每個像元，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：護表示低分辨率植被蓋度圖像中混合像元的亞