[发明专利]一种基于时序遥感的任意时刻地表环境综合评估方法

权利要求书

1.一种基于时序遥感的任意时刻地表环境综合评估方法，其特征在于包括以下具体步骤：

(1)、对研究时期内选定区域的实拍遥感影像进行预处理，并将预处理后的全部影像按照成像时间顺序依次排列构成影像时间序列；

(2)、对影像中的每一像元根据时间序列在所有波段上分别建立初始时间序列模型，具体为：每一像元的初始时间序列模型由线性函数和谐波函数组成，依据每一像元在时间序列中的有效观测值数量，从粗到细构建三种关系式，若12≤有效观测值数量＜18，则模型选用关系式(1)；若18≤有效观测值数量＜24，则模型选用关系式(2)；若有效观测值数量≥24，则模型选用关系式(3)；

其中，表示像元的预测地表反射率；n表示初始时间序列模型所选用的关系式的标号，n＝1,2,3；i为遥感影像第i个波段；t为儒略日；w为频率，c_0,i和c_1,i为截距系数和斜率系数，a_n,i和b_n,i是第n次谐波系数，且c_0,i、c_1,i、a_n,i和b_n,i这四个参数均通过最小二乘法确定最优取值；

(3)、对像元的初始时间序列模型进行变化检测，若变化没有发生，则保持初始时间序列模型；若变化发生，则将变化发生时间作为时间序列模型的断点，对像元的初始时间序列模型进行分段，得到分段时间序列模型，以反映对应像元的地表反射率变化；具体为：

为了准确检测像元的初始时间序列模型的变化，变化的发生时间通过比较像元的初始时间序列模型预测值和后续有效观测值的残差resid与初始时间序列模型的均方根误差RMSE确定，即

其中：D为遥感影像的波段集合，i为遥感影像的第i个波段，resid_i为第i个波段的初始时间序列模型预测值与后续有效观测值的残差，RMSE_i为第i个波段的像元的初始时间序列模型的均方根误差，为阈值，等于自由度为影像波段数的逆卡方分布数；

将同一波段中同一像元的6个连续的后续有效观测值作为一组进行判别，若所有波段中同一像元的6个后续有效观测值的resid与RMSE的比值均大于阈值，则将该像元在每个波段中的后续6个有效观测值中的第1个有效观测值出现的时间作为变化发生时间，并将该变化发生时间作为该像元在每个波段中的时间序列模型中的断点，对该像元在每个波段中的初始时间序列模型进行分段，并根据步骤(2)中的关系式得到分段时间序列模型，以反映该像元的地表反射率变化；

若所有波段中同一像元的6个后续有效观测值的resid与RMSE的比值没有全部大于阈值，则认为变化没有发生，并将该像元在每个波段中的后续6个有效观测值中的第1个有效观测值加入对应波段的初始时间序列模型中，然后根据步骤(2)中的关系式将像元的初始时间序列模型拟合更新；

上述判别过程重复进行，直到全部有效观测值都位于像元的初始时间序列模型或分段时间序列模型中为止；

(4)、在像元的初始时间序列模型或分段时间序列模型的基础上，获得任意时刻的预测遥感影像；

(5)、基于预测遥感影像，将植被覆盖度VC、植被健康度VHI、土壤湿度Wet、地表土建度NDBSI和地表温度LST五个遥感指数作为选定区域的地表环境综合表征，并计算五个遥感指数的数值；

(6)、将遥感指数去噪和归一化；

(7)、获得地表环境综合指数。

2.如权利要求1所述的一种基于时序遥感的任意时刻地表环境综合评估方法，其特征在于所述的步骤(1)的实拍遥感影像预处理的具体方法为：下载研究时期内选定区域中全部经过几何校正和辐射校正的实拍光学遥感影像数据，或下载全部原始实拍光学遥感影像数据后人工进行几何校正和辐射校正，然后利用遥感影像的质量评估波段，剔除每景影像中被云、云阴影或雪覆盖的无效观测值。

3.如权利要求1所述的一种基于时序遥感的任意时刻地表环境综合评估方法，其特征在于所述的步骤(4)的具体方法为：逐波段逐像元定位像元的初始时间序列模型或分段时间序列模型，根据研究的需要确定地表环境综合评估的儒略日t，再通过步骤(2)的关系式得到像元的预测地表反射率，然后将全部像元组成波段，将全部波段组成影像，获得任意时刻的预测遥感影像。