一种对遥感数据进行观测质量分级的方法技术

本发明专利技术公开了一种对遥感数据进行观测质量分级的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对多源数据集中来自不同传感器的反射率数据进行波段转换，并进行云检测等质量检查；步骤二、若经过质量检查的总观测数目N不少于5个，先确定三级数据；若确定三级数据之后的其余观测数目N仍不少于5个，则进入步骤三；若N小于5个，则进入步骤四；步骤三、通过核系数对各观测量的方向NDVI进行角度校正，以相对误差的10％、20％为界划分出一、二、三级数据；步骤四、以相对误差的20％为界划分出二、三级数据。本发明专利技术能区分出高精度的观测与噪声较大的观测，提高了现有定量遥感植被参数产品的时空连续性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星遥感
，特别的，涉及一种对遥感数据进行观测质量分级的方法。
技术介绍
卫星遥感反射率数据具有覆盖范围广、时间序列长等特点，是生产区域与全球尺度植被指数、叶面积指数等定量遥感植被参数产品的主要手段。受残云、气溶胶等天气状况的影响，现有的植被参数产品在时间序列上连续性较差，严重影响了在植被生长监测等领域中的应用。这源于在现有植被参数产品生产的质量控制环节，仅仅采用了反射率数据的质量标识，通过质量标识检查的数据，不作区分的参与到植被参数的产品生产中。现有反射率数据的质量标识对云的漏检现象显著，且并未对观测数据质量进行分级。然而，不同天气状况下的反射率数据精度差异显著。因此，迄今尚无一套系统有效的遥感数据观测质量分级方法，有必要对遥感数据观测质量进行分级，以提高后续的植被参数产品的时空连续性。卫星组网观测是当前遥感发展的重要趋势之一。多源反射率数据集由一定时间周期内对同一目标观测的不同时间过境的卫星传感器的所有观测组成。与单一传感器观测相比，多源传感器观测数据集的优点是增加了对同一目标的观测平面、观测角度、观测时相。但观测数据来源于不同传感器，由于传感器性能差异、辐射校正精度的差异等，即使在完全相同观测条件下，不同传感器的观测结果是有差异的，而且有可能存在较大噪声。这亟需对遥感数据观测质量进行控制，即通过质量分级的方式，保留高精度的观测，去除噪声较大的观测，以确保后续参与植被参数产品生产的反射率数据精度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种对遥感数据进行观测质量分级的方法，能利用卫星多角度观测数据自动进行质量控制，区分出高精度的观测与噪声较大的观测，在一定程度上提高现有定量遥感植被参数产品的时空连续性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现：一种对遥感数据进行观测质量分级的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选定一性能最佳的传感器(如MODIS)作为基准，对多源数据集中来自不同传感器的反射率数据进行波段转换，将所有反射率数据投影到相同的坐标系下，并进行云检测等质量检查；步骤二、若经过质量检查的总观测数目N不少于5个，则根据各观测计算的NDVI均值减去0.3作为阈值，NDVI小于阈值的观测是明显异常的观测，直接作为三级数据；若确定三级数据之后的其余观测数目N仍不少于5个，则进入步骤三；若N小于5个，则进入步骤四；步骤三、若经过步骤二异常观测剔除后的MODIS有效观测数目M不少于5个，则将其作为数据输入，采用基于稳健估计的核驱动模型拟合出核系数；若经过步骤二异常观测剔除后的MODIS有效观测数目M少于5个，则直接采用对应像元、对应时相的MODISBRDF产品，获取相应的核系数；通过核系数对各观测量的方向NDVI进行角度校正，得到该观测在天顶方向的等效观测NDVI；选取等效观测NDVI的次大值作为基准，以相对误差的10％、20％为界划分出一、二、三级数据；步骤四、若经过步骤一质量检查的总观测数目N少于5个，或经过步骤二剔除异常观测后的总观测数目N小于5个，则直接采用对应像元、对应时相的MODISBRDF产品，获取相应的核系数；通过核系数对各观测量的方向NDVI进行角度校正，得到该观测在天顶方向的等效观测NDVI，选取等效观测NDVI的次大值作为基准，以相对误差的20％为界划分出二、三级数据。进一步地，所述步骤三中得到该观测在天顶方向的等效观测NDVI具体为：根据该观测的原始及核驱动模型通过下式求出进一步地，所述步骤三中选取等效观测NDVI的次大值作为基准，以相对误差的10％、20％为界划分出一、二、三级数据具体为：以多源数据集各观测的等效NDVI次大值作为基准NDVI，(1)若某一观测的等效NDVI与基准NDVI的相对误差不超过10％，则为一级数据；(2)若等效NDVI与基准NDVI的相对误差大于10％且小于等于20％，则为二级数据；(3)若等效NDVI与基准NDVI的相对误差大于20％，则为三级数据；具体表示如下式所示进一步地，所述步骤四中选取等效观测的次大值作为基准，以相对误差的20％为界划分出二、三级数据具体为：以多源数据集各观测的等效NDVI次大值作为基准NDVI，(1)若等效NDVI与基准NDVI的相对误差不超过20％，则为二级数据；(2)若等效NDVI与基准NDVI的相对误差大于20％，则为三级数据进一步地，所述步骤四中采用对应像元、对应时相的MODISBRDF产品，获取相应的核系数具体为：核驱动模型的形式为：其中，θs，θv和分别为太阳天顶角，观测天顶角和相对方位角。fiso(λ)，fvol(λ)和fgeo(λ)分别为待拟合的3个核系数，和分别为体散射核和几何光学核。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术在观测数目充足的时候选出一致性较好的观测，为后续的植被参数反演提供高质量的观测数据，避免了由于传感器性能、预处理精度等因素影响，可能存在的多源数据集间观测差异的问题；2、本专利技术可识别出残云、气溶胶等大气或其它因素导致的具有较大误差的观测，避免了残云的存在对后续的植被参数反演精度具有较大的影响的缺陷；3、本专利技术能利用卫星多角度观测数据自动进行质量控制，区分出高精度的观测与噪声较大的观测，在一定程度上提高现有定量遥感植被参数产品的时空连续性。附图说明图1显示了本专利技术的多源遥感数据观测质量分级流程图；图2显示了本专利技术的黑河中游农田站点不同质量级别的数据在红波段随观测天顶角变化的散点图；图3显示了本专利技术的黑河中游农田站点不同质量级别的数据在近红外波段随观测天顶角变化的散点图；图4显示了本专利技术的黑河中游农田站点不同质量级别的数据直接计算的NDVI随观测天顶角变化的散点图；图5显示了本专利技术的黑河中游森林站点不同质量级别的数据在红波段随观测天顶角变化的散点图；图6显示了本专利技术的黑河中游森林站点不同质量级别的数据在近红外波段随观测天顶角变化的散点图；图7显示了本专利技术的黑河中游森林站点不同质量级别的数据直接计算的NDVI随观测天顶角变化的散点图；图8显示了本专利技术的黑河中游农田站点不同质量级别的数据在红波段与核驱动模型模拟结果图；图9显示了本专利技术的黑河中游农田站点不同质量级别的数据在近红外波段与核驱动模型模拟结果图；图10显示了本专利技术的黑河中游农田站点不同质量级别的数据直接计算的NDVI与核驱动模型模拟结果图；图11显示了本专利技术的黑河中游森林站点不同质量级别的数据在红波段与核驱动模型模拟结果图；图12显示了本专利技术的黑河中游森林站点不同质量级别的数据在近红外波段与核驱动模型模拟结果图；图13显示了本专利技术的黑河中游森林站点不同质量级别的数据直接计算的NDVI与核驱动模型模拟结果图；图14显示了本专利技术的农田站点未经质量分级合成的NDVI植被指数与参考值对比结果图；图15显示了本专利技术的农田站点经过质量分级合成的NDVI植被指数与参考值对比结果图；图16显示了本专利技术的森林站点未经质量分级合成的NDVI植被指数与参考值对比结果图；图17显示了本专利技术的森林站点经过质量分级合成的NDVI植被指数与参考值对比结果图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对遥感数据进行观测质量分级的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选定一性能最佳的传感器(如MODIS)作为基准，对多源数据集中来自不同传感器的反射率数据进行波段转换，将所有反射率数据投影到相同的坐标系下，并进行云检测等质量检查；步骤二、若经过质量检查的总观测数目N不少于5个，则根据各观测计算的NDVI均值减去0.3作为阈值，NDVI小于阈值的观测是明显异常的观测，直接作为三级数据；若确定三级数据之后的其余观测数目N仍不少于5个，则进入步骤三；若N小于5个，则进入步骤四；步骤三、若经过步骤二异常观测剔除后的MODIS有效观测数目M不少于5个，则将其作为数据输入，采用基于稳健估计的核驱动模型拟合出核系数；若经过步骤二异常观测剔除后的MODIS有效观测数目M少于5个，则直接采用对应像元、对应时相的MODIS BRDF产品，获取相应的核系数；通过核系数对各观测量的方向NDVI进行角度校正，得到该观测在天顶方向的等效观测NDVI；选取等效观测NDVI的次大值作为基准，以相对误差的10％、20％为界划分出一、二、三级数据；步骤四、若经过步骤一质量检查的总观测数目N少于5个，或经过步骤二异常观测剔除后的总观测数目N小于5个，则直接采用对应像元、对应时相的MODIS BRDF产品，获取相应的核系数；通过核系数对各观测量的方向NDVI进行角度校正，得到该观测在天顶方向的等效观测NDVI，选取等效观测NDVI的次大值作为基准，以相对误差的20％为界划分出二、三级数据。...

【技术特征摘要】
1.一种对遥感数据进行观测质量分级的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选定一性能最佳的传感器(如MODIS)作为基准，对多源数据集中来自不同传感器的反射率数据进行波段转换，将所有反射率数据投影到相同的坐标系下，并进行云检测等质量检查；步骤二、若经过质量检查的总观测数目N不少于5个，则根据各观测计算的NDVI均值减去0.3作为阈值，NDVI小于阈值的观测是明显异常的观测，直接作为三级数据；若确定三级数据之后的其余观测数目N仍不少于5个，则进入步骤三；若N小于5个，则进入步骤四；步骤三、若经过步骤二异常观测剔除后的MODIS有效观测数目M不少于5个，则将其作为数据输入，采用基于稳健估计的核驱动模型拟合出核系数；若经过步骤二异常观测剔除后的MODIS有效观测数目M少于5个，则直接采用对应像元、对应时相的MODISBRDF产品，获取相应的核系数；通过核系数对各观测量的方向NDVI进行角度校正，得到该观测在天顶方向的等效观测NDVI；选取等效观测NDVI的次大值作为基准，以相对误差的10％、20％为界划分出一、二、三级数据；步骤四、若经过步骤一质量检查的总观测数目N少于5个，或经过步骤二异常观测剔除后的总观测数目N小于5个，则直接采用对应像元、对应时相的MODISBRDF产品，获取相应的核系数；通过核系数对各观测量的方向NDVI进行角度校正，得到该观测在天顶方向的等效观测NDVI，选取等效观测NDVI的次大值作为基准，以相对误差的20％为界划分出二、三级数据。2.根据权利要求1所述的一种对遥感数据进行观测质量分级的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静，曾也鲁，柳钦火，
申请(专利权)人：中国科学院遥感与数字地球研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11