[发明专利]一种长时间序列时空数据表达方法

权利要求书

1.一种长时间序列时空数据表达方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

(1)时间粒度的设定：

时间粒度是指信息单元所代表的时间间隔，可以根据现实问题分析和诊断的要求进行设定，比如按分钟、小时、天、周、旬、月、季或年等等进行设定。时间粒度的设定既要考虑关键指标分析与表达的精度，又要考虑数据的可获得性和计算机处理的数据量大小，时间粒度越小(时间间隔越短)，计算机需要处理的数据量越大，所需的处理时间越长；

(2)空间粒度的设定：

空间粒度是指信息单元所代表的空间大小，空间粒度既可以是二维的面元，也可以是三维的体元，可以为规则的面元或体元，也可以是不规则的行政单元，如规则的平方米、平方公里、立方米等，以及不规则的村、镇、县、市、省区、国家等行政单元等。空间粒度的设定应以大小适度为宜，如果时间粒度设定的太小，关键指标因子信息容易被数据本身所掩盖；如果空间粒度设计的太大，则容易把关键的指标信息略掉；

(3)设计信息单元采样规则：

根据研究任务和目标的不同，可以设计不同的信息单元采样规则，如时间序列采样、空间序列采样，规定线路采样，以及按最大值、最小值、平均值采样等等；

(4)设计信息单元排列方式：

设计信息单元的组合与排列方式，一般采用固定的空间序列或时间序列进行排列，也可以按一定的数学法则和数学函数进行排列与组合；

(5)时空数据表达概念模型构建方法：

根据实际任务和目标要求，设计好模型构建的时间粒度、空间粒度、信息单元采样规则、信息单元排列方式、信息单元的属性值等输入因子之后，即可构建时空数据表达的概念模型，本专利提出的时空数据表达概念模型如下：

P_i＝F(T_i,G_i,R_i,I_i,A_i)

式中，P_i为关键指标因子，T_i为时间粒度，G_i为空间粒度，R_i为信息单元采样规则，I_i为信息单元排列方式，A_i为信息单元的属性值。

2.根据权利要求1所述的一种长时间序列时空数据表达方法，其特征在于：步骤(1)所述的时间粒度的设定考虑到植被的地理分异性、时间差异性、遥感数据的可获得性和参数反演的复杂性等因素，分别以天、旬、月进行时间粒度采样，经分析发现以“天”为时间粒度，地表温度指标信息无明显的时空变化规律；以月为时间粒度单位地表温度指标信息时空变化规律也无明显特征；设定时间粒度为“旬”，则地表温度指标信息时空演变规律较为明显，因此确定时间粒度为“旬”。

3.根据权利要求1所述的一种长时间序列时空数据表达方法，其特征在于：步骤(2)所述的空间粒度的设定考虑到研究对象的空间尺度为中国整个海岸带，综合考虑NDVI的变化以及海岸带城市分布等因素，确定空间粒度单位为正方形(8km×8km)。

4.根据权利要求1所述的一种长时间序列时空数据表达方法，其特征在于：步骤(3)所述的设计信息单元采样规则采用沿我国海岸带自然变化趋势，利用地理信息系统软件，以海岸线为参照物，距离海岸线25km生成一条长4950km的曲线，沿着这条曲线由南向北依次采样，采样间隔为10km，并按从小到大的顺序依次对采样点进行连续编号，从而得到编号为1，2，3，4，5，…，495的495个点及其所对应的空间位置，并把这495个点的空间位置做为下一步采样的参照点。

5.根据权利要求1所述的一种长时间序列时空数据表达方法，其特征在于：关键指标例如地表温度指标值的提取，对1km×1km空间分辨率的地表温度遥感影像信息按8km×8km进行重采样处理，以距海岸线25km的轨迹线作为地表温度关键指标重采样的参考轴线，沿海岸带参考区曲线为轨迹轴线，由北到南沿着采样轨迹线间隔10km确定采样中心点，提取该采样点及其周围8个空间粒度单元的地表温度关键指标值，计算这9个采样单元地表温度的算术平均值作为该采样点的属性值，采用这种方法提取地表温度属性值，既可以覆盖较多的城市区带，又可以兼顾海岸带的功能区，避免单一采样点引起的采样偏差。

6.根据权利要求1所述的一种长时间序列时空数据表达方法，其特征在于：步骤(4)所述的设计信息单元排列方式，包括以下步骤：

①确定时空轴：以水平方向做为空间轴，以曲线的起点所对应的位置为空间轴原点，从左到右依次代表1，2，3，4，5，…，495号点位所对应的地表温度平均值；以垂直方向代表时间轴，以1981年1月1日做为时间轴的原点，从上到下依次按1981年1月1旬至2000年1月1旬的顺序排列；按1981年1月2旬至2000年1月2旬的顺序排列；按1981年1月3旬至2000年1月3旬的顺序排列；排列完1月之后，接下来排列2月，以此类推一直排列到2000年12月3旬为止；

②将沿海省区1981-2000年间每旬的地表温度采样值(495个点/旬)按以上的时间轴和空间轴进行组合排列，即可得到一幅由495列×720行组成的地表温度时空信息可视化图。