[发明专利]基于星载多光谱遥感数据的积雪覆盖度测算方法

摘要

本发明公开了一种基于星载多光谱遥感数据的积雪覆盖度测算方法，属于卫星遥感图像处理与应用的技术领域。针对目前的积雪提取算法存在的云干扰和林下积雪观测问题，本发明首先基于土地的不同类型将所选取的区域划分为森林区域和非森林地区，针对非森林地区使用Landsat8数据计算出积雪覆盖率，对FY‑3B获取的多波段数据进行波段运算，计算NDSI积雪指数，结合最小二乘法对重采样的积雪覆盖率和积雪指数拟合线性回归方程，建立积雪指数和积雪覆盖度的函数关系；针对森林地区则建立积雪覆盖度、地表反射率和森林透射率的函数关系，将积雪覆盖度转换为基于森林反射率的相关函数。本发明能够降低森林冠层遮挡的影响，有效提取林下积雪覆盖度信息。

主权项

1.基于星载多光谱遥感数据的积雪覆盖度测算方法，具体步骤如下：步骤一、影像预处理：将极轨卫星FY‑3B数据进行辐射定标和几何校正处理，然后根据经纬度信息将图像裁剪选取需要研究的图像区域，根据MODIS土地分类产品IGBP标准将所选取的区域划分成分为森林区域和非森林地区；步骤二、在非森林地区积雪覆盖度测算：将从Landsat8获取的数据进行预处理后，使用SNOWMAP算法获取真实的积雪二值图，再经重采样成1km空间分辨率的积雪覆盖率数据；将FY‑3B获取的多波段数据进行波段运算，计算归一化差分积雪指数NDSI，计算公式如公式(1)所示：NDSI＝(Green‑SWIR)/(Green+SWIR)…………………………(1)其中，Green代表FY‑3B数据中得到绿色波段的反射率，SWIR代表FY‑3B数据中的短波红外波段的反射率；使用最小二乘法对重采样的积雪覆盖率和归一化差分积雪指数NDSI拟合线性回归方程，建立积雪指数和积雪覆盖度的函数关系，如公式(2)所示，再结合从Landsat8获取的数据进行验证：FSC＝a×NDSI+b……………………………………………(2)FSC为积雪覆盖度；a为增益，即拟合函数的斜率；b为偏移量，即拟合函数的截距；然后通过拟合函数进行计算非森林地区积雪覆盖度；步骤三、森林地区积雪覆盖度测算：森林地区积雪覆盖度FSC存在如下关系式：其中，选择研究区域降雪前和降雪后的FY‑3B经过预处理的数据获得可见光反射率数据ρ_λ，obs(FSC)；统计多日非森林地区中有雪像元和无雪像元的卫星可见光反射率数据的平均值用于替代森林下积雪像元的可见光反射率ρ_λ，snow和森林下无雪像元的可见光反射率ρ_λ，ground，并设置为固定参数值；其中，代表森林透射率，在非森林地区，透射率接近1，在茂密的森林里，它接近0，通过如下方式获取：定位冬季森林区域中积雪完全覆盖地区(FSC＝1)，获得其对应的卫星可见光反射率ρ_λ，obs(FSC＝1)，根据公式(4)可以计算森林透射率步骤四、影像后处理：对星载多光谱得到的东北地区积雪覆盖度产品进行均值滤波，结合八邻域内的像元积雪覆盖度信息过滤零散的像元点，如果八邻域内都是无雪像元，将中心像元的值改为无雪像元；如果八邻域都是积雪像元，而中心像元为无雪像元，将中心像元改为八邻域积雪覆盖度的均值；降低由于卫星数据的噪声影响引起的像元影响，得到改善后的东北地区积雪覆盖度。