[發(fā)明專利]一種遙感地表溫度數(shù)據(jù)的時(shí)空一體化融合方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510557427.6
• 申請(qǐng)日: 2015-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN105184076B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳鵬海;沈煥鋒;劉紫涵;曾超;鄒照旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 合肥順超知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)34120
• 代理人: 周發(fā)軍

1.一種遙感地表溫度數(shù)據(jù)的時(shí)空一體化融合方法，其特征在于：設(shè)有一個(gè)空間無縫的極軌衛(wèi)星地表溫度數(shù)據(jù)M和同一地區(qū)的多時(shí)相靜止衛(wèi)星地表溫度數(shù)據(jù)Gt_p,p＝0,1,…n且n>10；進(jìn)一步假設(shè)在時(shí)間序列t₀、t₁…t_n-1、t_n上有一景地表溫度數(shù)據(jù)G與極軌衛(wèi)星地表溫度數(shù)據(jù)M獲取時(shí)間上對(duì)應(yīng)，則實(shí)現(xiàn)時(shí)空一體化融合包括以下步驟:

步驟一、對(duì)地表溫度數(shù)據(jù)M和Gt_p，p＝0,1,…n進(jìn)行預(yù)處理，包括幾何配準(zhǔn)、裁剪、溫度單位轉(zhuǎn)換、空值標(biāo)記和重采樣；

步驟二、基于晝夜變化模型的空間修復(fù)：根據(jù)當(dāng)前時(shí)相待修復(fù)像元在其它時(shí)相對(duì)應(yīng)有效像元值的數(shù)量分如下兩種情況求解所述晝夜變化模型的參數(shù)，并進(jìn)行空值修復(fù)；

情況1)若當(dāng)前時(shí)相的待修復(fù)像元在其它時(shí)相上有足夠非空值像元，直接利用這些有效值與對(duì)應(yīng)時(shí)間構(gòu)成的數(shù)據(jù)對(duì)按需求分白天和晚上進(jìn)行所述晝夜變化模型參數(shù)擬合；

情況2)若待修復(fù)像元的其它時(shí)相有效像元及其對(duì)應(yīng)時(shí)間構(gòu)成的數(shù)據(jù)對(duì)不足以進(jìn)行溫度晝夜變化模型參數(shù)擬合時(shí)，則以相鄰時(shí)相t_x對(duì)應(yīng)的非空值像元為中心像元開一個(gè)窗口，設(shè)窗口大小為wa×wa，wa根據(jù)G的特征而定，在窗口內(nèi)篩選相似像元，篩選條件為：鄰域像元與中心像元差的絕對(duì)值小于或等于該中心像元相關(guān)的函數(shù)，用公式表達(dá)為：其中G(i,t_x)為時(shí)間t_x時(shí)靜止衛(wèi)星地表溫度數(shù)據(jù)G上窗口內(nèi)鄰域像元，G(wa/2,t_x)為靜止衛(wèi)星地表溫度數(shù)據(jù)G上窗口內(nèi)中心像元，d_a為常量，使得篩選的相似像元滿足其它時(shí)相上有足夠多的有效數(shù)據(jù)對(duì)；利用這些有效數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行所述晝夜變化模型參數(shù)的擬合數(shù)據(jù)；

步驟三、構(gòu)建遙感地表溫度數(shù)據(jù)時(shí)空一體化融合模型：

在地表溫度數(shù)據(jù)M上逐個(gè)以像元為中心像元開一個(gè)大小為wb×wb的窗口，窗口大小視M特征而定，按以下公式在窗口內(nèi)篩選相似像元:

|M(i,t)-M(wb/2,t)|≤d_b×2^M(wb/2,t)

其中M(i,t)為時(shí)間t時(shí)M上窗口內(nèi)鄰域像元，M(wb/2,t)為M上窗口內(nèi)中心像元，d_b為常量，

計(jì)算相似像元地表溫度數(shù)據(jù)在當(dāng)前時(shí)間和預(yù)測(cè)時(shí)間間的溫度變化值與中心像元所在晝夜變化模型的溫度變化值的差異TD_i如下，

TD_i＝|G(i,t)-G(i,t_x)-(Temp(wb/2,t)-Temp(wb/2,t_x))|

其中，G(i,t)為當(dāng)前時(shí)間t的靜止衛(wèi)星地表溫度數(shù)據(jù)G上窗口內(nèi)第i個(gè)鄰域像元，G(i,t_x)為時(shí)間t_x時(shí)靜止衛(wèi)星地表溫度數(shù)據(jù)G上窗口內(nèi)第i個(gè)鄰域像元，i為正整數(shù)，其最大值為窗口大小；

結(jié)合TD_i及其它參量構(gòu)建以下相似像元的權(quán)重函數(shù)表達(dá)式：

其中SD_i是窗口內(nèi)相似像元與中心像元的相似度、V_i是由M上窗口內(nèi)相似像元與中心像元溫度變化差異、歐式距離以及不同分辨率地表溫度數(shù)據(jù)間尺度差異共同構(gòu)成；假設(shè)地表溫度數(shù)據(jù)M和Gt_n在時(shí)間t_n時(shí)對(duì)應(yīng)，作為基礎(chǔ)時(shí)間對(duì)，其它時(shí)間序列t_x∈{t₀、t₁、...t_n-1}作為預(yù)測(cè)時(shí)間，得到時(shí)空一體化融合模型：

M(wb/2,tx)=ΣwWi×(M(i,tn)+G(i,tn)-G(i,tx))]]> 1

其中，M(wb/2,t_x)為融合的空間無縫且高時(shí)空分辨率的地表溫度數(shù)據(jù)，具有靜止衛(wèi)星G的時(shí)間分辨率和極軌衛(wèi)星M的空間分辨率。