[發明專利]一種地面站點空間代表性動態評價方法

有效

• 申請號: 202010058520.3
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111274535B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 周紀;馬晉;周相兵
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;G06F17/18
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明具體涉及一種地面站點空間代表性動態評價方法，用于評價衛星遙感地表溫度驗證過程中站點的空間代表性。本發明基于地表溫度的時間尺度分解模型，提出一種地面站點空間代表性動態評價方法，解決基于地面站點的地表溫度驗證過程中的以下兩個問題(1)地面站點觀測地表溫度能不能代表衛星像元尺度的地表溫度真值(2)如果能代表，在什么時間段能代表。本發明可以對站點的空間代表性進行評價，能夠回答地表溫度驗證中哪些站點具有好的代表性，在哪些時間段具有代表性，這對于充分利用現有觀測站點數據，降低新建站點的成本具有顯著的經濟意義。

技術領域

本發明具體涉及一種地面站點空間代表性動態評價方法，用于評價衛星遙感地表溫度驗證過程中站點的空間代表性。

背景技術

作為地表與大氣之間能量交互的主要指示因子，地表溫度在諸如氣候變化、水文過程模型等領域扮演著重要的角色。對于從衛星遙感獲取的地表溫度數據，開展嚴格的驗證評價工作有利于促進相關產品的發展和應用。目前對遙感地表溫度數據的驗證評價工作主要包括基于地面站點觀測數據的驗證、基于輻射亮度的驗證、交叉比較和時序分析等四種方法，其中基于地面站點觀測數據的驗證方法是被廣泛接受的一種驗證方法。然而，尺度不匹配的影響，直接使用地面觀測數據用于地表溫度數據的驗證會引入空間代表性誤差。因此，相關學者開展了站點空間代表性的評價工作。

目前，針對地面站點空間代表性評價方法主要有兩種類型：(1)比較點面特征：此類方法主要是借助高分辨率專題數據比較站點所在位置值與衛星像元尺度內的值的差異，如在足跡模型，標準差、變異系數等統計指標、兩個尺度的差值等。這些方法操作上比較簡單，但是長時間序列的高分辨率數據難以獲得。(2)分析區域異質性：此類方法同樣借助高分辨率專題數據分析區域的異質性程度，如利用分形幾何和半變異函數等。除了長時序高分辨率數據難以獲取以外，最根本的問題在于區域異質性不能與空間代表性完全劃等號，兩者有根本上的定義差異。

相對于諸如地表覆蓋類型、生物量等隨時間變化較慢的地表參數，地表溫度無論是瞬時、日內還是年內都具有很大的變化。這主要是地表溫度不僅與地表屬性如地表類型有關，還與局地氣象狀況有關。而受地表類型的影響，地表的熱屬性也存在著差異，站點與像元尺度內地表在對瞬時氣象狀況的響應上會出現不同的響應速率。因此，簡單的利用基于少量樣本評價出的站點空間代表性在時間序列上不具備代表性。

發明內容

本發明的目的，就是針對上述存在的問題及不足，提出的站點空間代表性動態評價方法將基于代表性的定義結合地表屬性參數、氣象參數對站點空間代表性進行時間序列拓展，達到空間代表性動態評價的目的，從而對遙感地表溫度進行更客觀的驗證。

本發明提供一種站點空間代表性評價方法，動態的評價衛星遙感地表溫度驗證過程中站點的空間代表性，具體包括：

代表性指在一定的時空維度上測得的數據，能夠反映相同或不同時空尺度上真實情況的程度?；诖耍景l明將遙感地表溫度驗證過程中站點的空間代表性定義為：地面傳感器觀測地表溫度真值與衛星像元尺度地表溫度真值的差異，

ΔT(t)＝T_F(t)-T_P(t)???????(1)

式中，ΔT為代表性評價指標，亦寫作SRI，單位為K；t為時間，T_F和T_P分別表示地面站點傳感器觀測溫度真值和衛星像元尺度地表溫度真值，單位為K。因此，只要知道兩個尺度的地表溫度真值即可評價站點在空間上的代表性。

地表溫度受到地球自轉和局地天氣狀況的雙重影響，在時間維度上快速變化。因此，代表性評價指標是隨時間變化的函數。Zhan等(2014)將地表溫度分解成三個組分，