[發明專利]一種基于Landsat時間序列建模的森林地上生物量估算方法

有效

• 申請號: 202011116963.X
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112487701B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 何彬彬;劉霞;廖展芒
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G01S17/89;G01S7/48;G01N21/55;G01N21/17
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

1.一種基于Landsat時間序列建模的森林地上生物量估算方法，該方法包括：

步驟1：收集不同地塊的經度、緯度、高程、東西朝向坡度、南北朝向坡度，這些地塊不同時間點的生物量和對應時間點如下波段的反射率：藍波段、綠波段、紅波段、近紅外波段、短波紅外1、短波紅外2、熱紅外波段和質量評估波段；

步驟2：建立時間序列模型；

步驟2.1：根據QA波段篩除步驟1數據中的云、云陰影、雪的觀測，并基于清晰觀測值和如下公式分別建立藍波段、綠波段、紅波段、近紅外波段、短波紅外1、短波紅外2、熱紅外波段的時間序列模型；

其中：為波段i在朱利安日期t的反射率，k為諧波分量的頻率，T為每一年的天數，a_0,i,c_1,i分別為波段i的反射率總體值和年際變化系數，a_k,i，b_k,i分別為波段i的年間變化系數；

步驟2.2：變化監測；

對比綠波段、紅波段、近紅外波段、短波紅外1、短波紅外2的時間序列模型預測的反射率與真實反射率，如果兩者差值連續在6個觀測時相上都大于2倍均方根誤差，則視其發生突變，并完成突變前的時間序列建模；基于突變時相后的所有清晰像元，重復步驟2.1和上述步驟，直至最后一個時相處的清晰觀測完成迭代；至此，完成該像元整個時間序列上的變化監測，獲取所有時間序列建模；

步驟3：構建森林生物量估算模型；

步驟3.1：計算七個波段的總體反射率

采用步驟2得到的時間序列模型，分別計算藍波段、綠波段、紅波段、近紅外波段、短波紅外1、短波紅外2和熱紅外波段由時序模型衍生的總體反射率；計算公式如下；

t_year是朱利安日期，設定為年內的一天；

步驟3.2：基于機器學習方法訓練模型

該模型的輸入包括三類指標地理指標，經度、維度、數字地表模型、東西朝向坡度、南北朝向坡度；時序變化參數指標，時序變化參數中的a1，b1，c1，RMSE四種時序變化參數；七個波段的總體反射率，藍波段、綠波段、紅波段、近紅外波段、短波紅外1、短波紅外2和熱紅外波段；輸出為森林生物量；選取、但不限于隨機森林這一機器學習方法開展AGB估算模型構建；

步驟3.3：基于步驟3.2訓練的模型，應用到目標日期目標地塊生物量估算。