[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

说明书

本发明公开了一种基于时序遥感的任意时刻地表环境综合评估方法，具体步骤为：（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排列构成影像时间序列；（2）、对影像中的每一像元分别建立初始时间序列模型；（3）、对像元的初始时间序列模型进行变化检测；（4）、获得任意时刻的预测遥感影像；（5）、将五个遥感指数作为选定区域的地表环境综合表征；（6）、将遥感指数去噪和归一化；（7）、获得地表环境综合指数；优点是本方法使地表环境定期评估工作成为可能，有效规避了由于影像缺失导致定期评估难以开展的问题，同时解决了由于影像成像时间差异导致的评估结果难以对比的难题。

技术领域

本发明涉及地表环境的遥感评估方法，尤其涉及一种基于时序遥感的任意时刻地表环境综合评估方法。

背景技术

地表环境与人类生活品质以及当今社会可持续发展高度息息相关。半个世纪以来，我国快速城市化进程导致了一系列环境问题，如森林砍伐、多样性丧失、空气和水污染、土地荒漠化以及城市热岛效应等。鉴于城市化是人类文明发展过程中不可逆转的进程，城市化对生态环境的胁迫作用难以在短期内缓解。因此，及时、客观地探索城市化过程中地表环境的变化情况，对于制定与区域环境容量相协调的社会经济发展规划尤为重要，这成为近年来城市生态学研究的核心议题。

遥感技术具有覆盖范围广泛、观测尺度多样、光谱信息丰富、数据获取便利等优势，正日益成为国内外地表环境表征的重要手段。早期对地表环境描述主要侧重于基于遥感的单一指数的计算，主要强调地表环境的某个特定方面。典型的例子是归一化差异植被指数(NDVI)和地表温度(LST)经常被用来描述植被覆盖和城市热岛状况。而在大多数情况下，地表环境变化十分复杂，很难用单一的遥感指数来表示。因此，部分学者提出了综合多种基于遥感的指数的模型方案，例如森林干扰指数(FDI)、全球干扰指数(MGDI)和生态位建模(ENM)等。尽管这些综合指数能够更全面地反映地表环境状况，但仍然存在一系列挑战，如权重选取。实际上，确定各个指标对地表环境变化地作用大小并依比例分配权重是十分困难的，权重分配难免因主观经验差异而不同，不同权重又将直接影响到地表环境评价结果。此外，由于涉及一系列指数(如绿度、热度)，上述综合指数模型方案对年内物候非常敏感，多数研究采取在年度影像中挑选质量较好且季节相近的数据，或进行小范围的研究，但是对于云量较多的沿海城市区域往往存在可用数据缺失，严重限制了上述方法应用的准确性、可比性以及研究的区域范围和时序长度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于时序遥感的任意时刻地表环境综合评估方法，其自动化程度高、鲁棒性强，使得任意时刻地表环境评估成为可能，有效规避了由于影像缺失导致定期评估难以开展的问题，同时解决了影像成像时间差异导致的评估结果难以对比的难题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于时序遥感的任意时刻地表环境综合评估方法，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；

(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；

(4)、在像元的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。