[发明专利]一种时序MODIS定量遥感产品时空修复及批处理实现方法

权利要求书

1.一种时序MODIS定量遥感产品时空修复及批处理实现方法，其特征在于：通过在无效数据与时序中筛选的有效数据之间建立联系，实现无效数据的修复，包含①：MODIS数据预处理、②：最佳辅助数据的筛选与③：MODIS产品空值修复三个步骤：

①MODIS数据预处理：对多时相MODIS定量遥感产品进行必要的预处理，所述预处理包括目标数据提取与无效像元标记；

②最佳辅助数据的筛选：时序数据中寻找最佳辅助数据，依次遍历所有待修复的数据，在时序中找到与待修复时刻T₀数据具有互补观测信息的所有MODIS数据作为候选辅助数据序列，根据待修复数据空值情况及其在时序中的位置，共有多种筛选所述最佳辅助数据的情况；

在最佳辅助数据的筛选这一步骤中，筛选所述最佳辅助数据的情况共有五种，其分别为：

情况1：若待修复时刻T0数据为时序中第一个数据或最后一个数据，且能在时序中找到与T0时刻数据有效像元重叠数足够多的数据，则筛选与T0时刻有效像元平均量化值差异最小的一景MODIS数据作为所述最佳辅助数据；

情况2：若待修复时刻T0数据不是时序中第一个数据和最后一个数据，在以T0时刻为分界线的两组所述候选辅助数据序列中，分别能找到与T0时刻数据有效像元重叠数足够多的数据，则选择与T0时刻有效像元平均量化值差异最小的两景MODIS数据作为候选辅助数据；若这两个平均量化值差异相差较大，则用平均量化值差异小的一景候选辅助数据作为所述最佳辅助数据；

情况3：若待修复时刻T0数据不是时序中第一个数据和最后一个数据，在以T0时刻为分界线的两组所述候选辅助数据序列中，分别能找到与T0时刻数据有效像元重叠数足够多的数据，则选择与T0时刻有效像元的平均量化值差异最小的两景MODIS数据作为候选辅助数据；若这两个平均量化值差异相差较小，则这两景候选辅助数据都作为所述最佳辅助数据；

情况4：若待修复时刻T0数据不是时序中第一个数据和最后一个数据，但在以T0时刻为分界线的两组所述候选辅助数据序列中，只能在一组候选辅助数据中找到与T0时刻数据有效像元重叠数足够多的数据，则筛选与T0时刻有效像元平均量化值差异最小的一景MODIS数据作为所述最佳辅助数据；

情况5：若所述候选辅助数据序列中找到的与T0时刻数据有效像元重叠数较少，无法建立拟合关系，则暂不处理，直接进入MODIS产品空值修复这一步骤，选择T0时刻前后修复后的数据作为所述最佳辅助数据

③MODIS产品空值修复：基于时空互补信息的MODIS定量遥感产品修复，即把一景含无效数据的MODIS产品作为目标数据，根据MODIS空值区域在不同时相有所差别的特点，利用时序具有对应观测信息的辅助数据对所述目标数据中的无效区域进行修复，根据最佳辅助数据的筛选这一步骤中匹配的待修复数据及其所述最佳辅助数据的数量，共有多种执行产品修复的情况；

执行产品修复的情况共有三种情况，其分别为：

情况1：若是修复前的一景辅助数据修复，以待修复数据T₀和辅助数据T_x为例，设T₀上任一需修复的像元为DN_0，辅助数据T_X上对应的像元为DN_X；以DN_X为中心，开一个大小为Nw×Nw的窗口，统计窗口内的所有有效像元，计算其标准差S_C；以S_C为阈值，在窗口内搜索DN_X的相似像元，当找到的相似像元数目少于规定的最小数目H时扩大窗口，直到满足条件或达到窗口大小为止；如果达到窗口上限时相似像元仍少于H，取消约束条件，将所有窗口内的点纳入计算；则T₀时刻待修复数据中的无效像素修复后的值通过T_X时刻辅助影像上对应区域的像素值计算得到恢复后的像素值：用公式表达为：

DN_0＝G*DN_X+B

G为两幅数据间的增益量，B为偏移量，可通过两幅数据间相似像元加权回归求解：

其中，DN_0i和DN_Xi分别表示T₀时刻待修复影像和T_X时刻辅助影像中参与计算的第i个相似像素，和表示T₀时刻待修复影像和T_X时刻辅助影像中参与计算的N个相似像素的平均值，w_i表示第i个相似像素的权重，由T_X时刻辅助影像中相似像元(χ_i,y_i)与中心像元(χ_t,y_t)的量化值差异与空间距离决定：

D_i＝|DN_Xi-DN_X|*((χ_i-χ_t)²+(y_i-y_t)²)

情况2：若是修复前的两景最优辅助数据修复：DN_X和DN_Y，每景辅助数据可按照本阶段的情况1各得到一个修复结果，对这两个结果进行时相加权得到最终结果，其时相加权函数为：

则修复结果公式为：

DN_0＝DN_X*W_TX+DN_Y*W_TY

情况3：若是修复后的两景最优辅助数据修复，当本阶段的情况1和情况2执行完成后，利用T₀时刻前后修复好的两景数据T_P和T_q作为所述最佳辅助数据时，根据反时间间隔加权计算修复值：

DN_0＝DN_P*(T_q-T₀)/(T_q-T_p)+DN_Q*(T₀-T_p)/(T_q-T_p)

其中，DN_P和DN_Q为修复好的辅助数据上与待修复影像上DN_0对应的像元。