[发明专利]基于作物参考曲线进行高时空分辨率植被指数数据融合的方法

权利要求书

1.一种基于作物参考曲线进行高时空分辨率植被指数数据融合的方法，其特征在于，包括：步骤一：构建作物参考曲线样本库；利用作物分类图的作物类别信息和空间位置得到基于纯净像元的不同作物的多条MODIS参考曲线，形成MODIS作物参考曲线样本库，同时结合MODIS本地曲线共同作为MODIS候选曲线参与到曲线匹配中；步骤二：确定初始拟合曲线；将Landsat时间序列NDVI影像的像元值和MODIS候选曲线中的所有曲线对应位置的影像像元值进行拟合匹配，找到拟合度最高的候选曲线作为基于MODIS作物参考曲线的最佳参考曲线；再利用最佳参考曲线的拟合参数对Landsat时间序列NDVI影像进行拟合，得到Landsat初始拟合曲线；步骤三：确定最终拟合曲线；针对Landsat初始拟合曲线和原始Landsat时间序列NDVI影像之间存在的局部差异，经过二次拟合平滑后得到Landsat最终拟合曲线，从而同时得到具有MODIS时间分辨率和Landsat空间分辨率的高时空分辨率植被指数数据；

所述步骤一包括以下步骤：

步骤A：利用作物分类图中的作物类别信息，设定一个25*25像元大小的移动窗口，通过移动像元窗口，当窗口中的95％以上的像元归属于作物分类图中的单一作物类别时，则认为该窗口像元为纯净像元，获取该作物分类图纯净像元窗口的位置信息；

步骤B：对低空间分辨率MODIS数据进行重采样和重投影预处理，使其与高空间分辨率Landsat数据和作物分类图数据具有同样的空间分辨率和投影信息，并对MODIS数据和Landsat数据进行几何配准，再计算得到MODIS时间序列植被指数NDVI数据；同时，对高空间分辨率Landsat数据中的部分Landsat7影像进行插值处理，得到完整覆盖研究区的数据，再计算得到Landsat时间序列NDVI数据；

步骤C：利用步骤A中得到的作物分类图纯净像元窗口的位置信息，选取MODIS时间序列植被指数NDVI数据上与该窗口中间的部分像元区域相对应的位置，提取得到该位置包含的像元的NDVI平均值，得到不同类型作物的多条MODIS时间序列NDVI曲线；对于部分曲线依然存在的异常值，采用线性插值法消除该异常值，再将这些曲线作为不同地物的MODIS参考曲线构建成样本库；

所述步骤二包括以下步骤：

步骤D：利用步骤B中计算得到的MODIS时间序列植被指数NDVI数据的原始值，得到MODIS影像每一个像元的时间序列植被指数NDVI曲线，称之为该像元的MODIS本地曲线，然后综合考虑MODIS本地曲线以及步骤C中得到的MODIS参考曲线样本库，将两者结合起来一起作为MODIS候选曲线参与到曲线匹配中；

步骤E：利用步骤B中计算得到的Landsat时间序列NDVI数据，分析该数据所有影像像元与步骤C中得到的MODIS作物参考曲线样本库中的所有曲线的相关指数R²大小；以及该Landsat时间序列NDVI数据所有影像像元与步骤D中得到的MODIS本地曲线的相关指数R²大小，将相关指数R²最大的曲线作为Landsat时间序列NDVI数据的影像像元的MODIS最佳参考曲线，然后通过公式(1)来进一步拟合步骤B中的Landsat时间序列NDVI数据和MODIS最佳参考曲线，得到Landsat拟合曲线；

L(x)＝a*M(x+x0)+b (1)

式中x表示一年中的某一天，L(x)为Landasat时间序列NDVI曲线函数，M(x)为MODIS最佳参考曲线函数，x0表示两种曲线之间可能存在的时间上的偏移量，范围在±30天之间，a和b为利用最小二乘法计算得到的拟合参数；

步骤F：通过计算步骤B中的Landsat时间序列NDVI影像像元值与对应位置MODIS所有候选曲线像元值之间的相关指数R²，分析两者之间的相关指数R²大小并选取MODIS最佳参考曲线；

步骤G：利用步骤E和步骤F可以确认最佳参考曲线，此时最佳时间偏移量x0为0，同时得到对应的拟合参数a与b，然后利用MODIS最佳参考曲线以及相对应的拟合参数得到Landsat初始拟合曲线。