基于MODIS数据的全球海陆温度数据生产方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于MODIS数据的全球地表温度数据生成方法及系统。所述方法包括：将全球陆地表面温度LST数据和全球海洋表面温度SST数据做均值处理；按照LST数据的分辨率，对SST数据进行重采样；将重采样后的SST数据与LST数据进行拼接；对拼接后的数据进行插值，包括中纬度缺值区插值及北极缺值区插值；其中对于北极区域出现的缺值，对该区域温度值进行重新赋值；根据插值结果生成全球地表温度GST数据。本发明专利技术提供的基于MODIS数据的全球地表温度数据生成方法及系统不仅能够顾及晴空像的信息的同时，也能够规避云层覆盖对地表温度的增温/减温效应而产生的数据精度不高的问题。增温/减温效应而产生的数据精度不高的问题。增温/减温效应而产生的数据精度不高的问题。

【技术实现步骤摘要】
Plateau[J].IEEE journal of selected topics inapplied earth observations and remote sensing,2015,8(9):4539
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4550.)：包括使用在时间和空间维度上具有高度相似性的临近信息直接重建云覆盖像元的方法。借鉴时间序列谐波分析插值算法将缺值齐。将基于移动窗口加权平均的滤波器用于重建过程中，得到一致性较高的MODIS地表温度数据。认为距离越近的像元具有更高的相似性，根据空间距离定义相似像元，越临近的像元对重建过程贡献更大。通过建立相似函数用于识别相似像元，建立相似像元与缺失像元间的传递函数重建缺失像元。
[0008]第三个是结合多源辅助信息重建的方法。该方法(Hengl T,Heuvelink G, Tadi M P,et al.Spatio
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temporal prediction of daily temperatures usingtime
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series of MODIS LST images[J].Theoretical&Applied Climatology, 2012,107(1
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2):265
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277.)通过建立云污染像元和相应辅助数据像元的相关回归模型来解决数据缺值问题。通过建立了包含多个辅助预测因子(纬度，经度，海拔和归一化植被指数(NDVI))的回归模型，估算了8天复合地表温度产品。增加了更多预测因子，采用太阳辐射，时间，海拔，海洋距离和其他因素为回归模型的输入参量重建MODIS地表温度时间序列，也取得了较好的精度。使用多个辅助影像，包括地表覆盖，NDVI和MODIS的第7波段，在平坦地区重建了地表温度数据。其他类似的算法也是通过采用许多影响地表温度的因素用于地表温度的重建获得了具有连续时空信息的地表温度数据。考虑到地形的复杂性和大规模地表温度的空间分布的不均匀性，结合多源辅助信息的回归模型重建的模型能够为缺值像元提供丰富的参考信息，从而可以提高插值结果的准确性。
[0009]第一个技术方案存在需要其他数据进行参考矫正，极地附近的缺值采用附近区域的温度数据进行补缺值，操作过程繁琐，计算量大，计算机处理速度慢等不足，不能满足全球地表温度数据生产的要求。
[0010]第二个技术方案有限的信息无法满足大面积缺值对信息量的需求，造成重建结果的不同程度的平滑，难以捕获极端温度和突然发生的剧烈变化。而且这些方法只考虑了晴空像元的信息而忽略了云层覆盖在不同情况下对地表温度的增温/减温效应。
[0011]第三个技术方案存在无法获取Terra/Aqua
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MODIS卫星过境时刻云层下地表温度值的问题，不能满足全球地表温度数据生产的要求。

技术实现思路

[0012]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于MODIS数据的全球海陆温度数据生产方法及系统，不仅能够顾及晴空像的信息的同时，也能够规避云层覆盖对地表温度的增温/减温效应而产生的数据精度不高的问题。
[0013]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于MODIS数据的全球地表温度数据生成方法，所述方法包括：将全球陆地表面温度LST数据和全球海洋表面温度SST数据做均值处理；按照LST数据的分辨率，对SST数据进行重采样；将重采样后的SST数据与LST数据进行拼接；对拼接后的数据分别进行中纬度缺值区插值及北极缺值区插值；对于北极区域出现的缺值，对该区域温度值进行重新赋值；根据插值结果生成昼夜全球地表温度GST数据。
[0014]在一些实施方式中，根据插值结果生成昼夜全球地表温度GST数据，包括：根据插值结果，生成8天昼夜全球地表温度GST数据。
[0015]在一些实施方式中，根据插值结果生成昼夜全球地表温度GST数据，还包括：根据8天昼夜全球地表温度GST数据，生成月度昼夜全球地表温度GST 数据。
[0016]在一些实施方式中，根据8天昼夜全球地表温度GST数据，生成月度昼夜全球地表温度GST数据，包括：根据如下公式生成月度昼夜全球地表温度GST 数据：
[0017][0018]其中，为第i个8天昼夜全球地表温度GST数据，n为属于该月数据处理的数据，i为月内数据有个数，为第k月月度昼夜全球地表温度GST数据， k最大为12。
[0019]在一些实施方式中，将全球陆地表面温度LST数据和全球海洋表面温度 SST数据做均值处理，包括：根据如下公式进行均值处理：
[0020][0021]其中，S
x，y
第i年(x，y)位置的数值，n为用于均值处理的年限，n为5年内(x，y)存在有效值的个数，为点(x，y)均值，输出结果为LST和SST 5 年均值数据，x为纬度，y为经度。
[0022]在一些实施方式中，对拼接后的数据分别进行中纬度缺值区插值及北极缺值区插值，包括：对中纬度区域缺值，采用fillmissing插值函数中的线性插值函数，针对数字影像中的缺值，进行插值；针对北极缺值区域插值，移植数据采用与该月份相差6个月的南极温度数据，利用南极附近缺值区域插值结果，通过分析南极温度变化的趋势，将温度变化趋势移植到北极区域的插值中。
[0023]在一些实施方式中，针对北极缺值区域插值，移植数据采用与该月份相差 6个月的南极温度数据，利用南极附近缺值区域插值结果，通过分析南极温度变化的趋势，将温度变化趋势移植到北极区域的插值中，包括：按照纬度变化逐像元搜索北极地区第一次出现有效值的点位，记录其经纬度，然后同步搜索南极区域与该点位纬度关于赤道对称纬度上点位的温度值，且温度差值小于 0.5K时，即可认为该经度温度变化与待补缺值区域的温度变化趋势相近；将相关数据移植至北极缺值区域，同时加上温度差值。
[0024]在一些实施方式中，加上温度差值，包括：根据如下公式进行计算：
[0025]N(x
a
，y
b
)＝S(x
i
，y
u
)+
△
t
[0026]其中，N(x
a
，y
b
)为北极需要补缺值的区域，S(x
i
，y
u
)为根据筛选条件，且S(x
i
，y
u
)时间与N(x
a
，y
b
)数据相差6个月，符合进行移植数据的南极区域数值，
△
t为S(x
i
，y
u
)与N(x
a
，y
b
)的差值，且
△
t绝对值小于0.5K。
[0027]在一些实施方式中，对于北极区域出现的缺值，对该区域温度值进行重新赋值，包括：根据如下公式进行重新赋值：
[0028][0029]其中，为经度x
a
，下不同纬度的i个元素的均值，为修正后的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MODIS数据的全球地表温度数据生成方法，其特征在于，包括：将全球陆地表面温度LST数据和全球海洋表面温度SST数据做均值处理；按照LST数据的分辨率，对SST数据进行重采样；将重采样后的SST数据与LST数据进行拼接；对拼接后的数据分别进行中纬度缺值区插值及北极缺值区插值；对于北极区域出现的缺值，对该区域温度值进行重新赋值；根据插值结果生成昼夜全球地表温度GST数据。2.根据权利要求1所述的基于MODIS数据的全球地表温度数据生成方法，其特征在于，根据插值结果生成昼夜全球地表温度GST数据，包括：根据插值结果，生成8天昼夜全球地表温度GST数据。3.根据权利要求2所述的基于MODIS数据的全球地表温度数据生成方法，其特征在于，根据插值结果生成昼夜全球地表温度GST数据，还包括：根据8天昼夜全球地表温度GST数据，生成月度昼夜全球地表温度GST数据。4.根据权利要求3所述的基于MODIS数据的全球地表温度数据生成方法，其特征在于，根据8天昼夜全球地表温度GST数据，生成月度昼夜全球地表温度GST数据，包括：根据如下公式生成月度昼夜全球地表温度GST数据：其中，为第i个8天昼夜全球地表温度GST数据，n为属于该月数据处理的数据，i为月内数据有个数，为第k月月度昼夜全球地表温度GST数据，k最大为12。5.根据权利要求1所述的基于MODIS数据的全球地表温度数据生成方法，其特征在于，将全球陆地表面温度LST数据和全球海洋表面温度SST数据做均值处理，包括：根据如下公式进行均值处理：其中，s
x，y
第i年(x,y)位置的数值，n为用于均值处理的年限，n为5年内(x,y)存在有效值的个数，为点(x,y)均值，输出结果为LST和SST5年均值数据，x为纬度，y为经度。6.根据权利要求1所述的基于MODIS数据的生产全球海陆温度产品方法，其特征在于，对拼接后的数据分别进行中纬度缺值区插值及北极缺值区插值，包括：对中纬度区域缺值，采用fillmissing插值函数中的线性插值函数，针对数字影像中的缺值，进行插值；针对北极缺值区域插值，移植数据采用与该月份相差6个月的南极温度数据，利用南极附近缺值区域插值结果，通过分析南极温度变化的趋势，将温度变化趋势移植到北极区域的插值中。7.根据权利要求6所述的基于MODIS数据的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国军，孟亚飞，邵芸，宣方奇，高人杰，
申请(专利权)人：中科卫星应用德清研究院，
类型：发明
国别省市：