【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及遥感监测，尤其涉及一种城市绿地空间的植被指数重构方法与装置。
技术介绍
1、城市绿地是构筑城市良性生态系统的重要保障，它不仅能为人类提供良好的生活空间，而且在改善城市环境质量、促进城市可持续发展中具有不可替代的作用。城市绿地空间指一定城市用地范围内，植物的垂直投影面积，然而，植物因其生长变化，不同时期植物的垂直投影面积大小不同，往往需要选择植物生长旺季的垂直投影面积来作为城市绿地空间。
2、遥感手段突破了传统方法的局限，能够长时间、大范围地监测城市绿地的生长速度、物候变化等植被生长信息，形成对应的植被指数。植被指数是对地表植被状况的简单、有效和经验的度量。例如，遥感反演的植被指数如归一化植被指数（normalizeddifference vegetation index, ndvi），其时间序列数据能够有效地反映地表植被的生长变化特征，在大规模城市绿地空间制图得到广泛应用。
3、然而，植被指数经常受到云、雪和气溶胶等污染，导致植被指数时间序列难以准确捕捉地表植被生长动态。现有的降噪方法仍然存在两个没有很好解决的重要问题，第一个问题是如何处理植被指数时间序列数据中的缺失数据，由于云和雪的存在，时间序列数据中出现缺失是非常常见的，大多数方法通过结合插值和滤波方法来重构（如sg滤波、时间序列谐波分析），插值方法在短的时间间隙内通常是可以接受的，但对于连续时间缺失或一些突然的绿度变化，插值方法会得到错误的植被指数值；第二个问题是如何防止重构过程中的过度平滑现象，一些基于时间滤波或时间函数拟合方法（如
技术实现思路
1、本专利技术为克服上述现有技术的缺陷，提供一种城市绿地空间的植被指数重构方法与装置，能够提高重构植被指数的准确性。
2、本专利技术一实施例提供一种城市绿地空间的植被指数重构方法，包括如下步骤：
3、根据采集得到的植被指数数据，构建植被指数时间序列；
4、确定所述植被指数时间序列中的渐变点和突降点；
5、根据所述渐变点和突降点，构建权重时间序列；
6、根据所述权重时间序列，通过预设拟合模型对所述植被指数时间序列进行加权双逻辑拟合，得到重构的植被指数时间序列值。
7、进一步的，所述根据采集得到的植被指数数据，构建植被指数时间序列，具体包括：
8、以儒略日为横坐标，植被指数值为纵坐标，构建指数序列坐标系；
9、根据所述植被指数数据，在所述指数序列坐标系中确定若干个指数序列点，并由所述若干个指数序列点组成所述植被指数时间序列；其中，所述植被指数数据中包括在不同儒略日收集得到的所述植被指数值，一个所述植被指数值对应一个所述儒略日。
10、优选的，在所述植被指数时间序列中，还包括：质量控制标识；
11、所述质量控制标识包括高质量观测标识、边缘观测标识、雪/冰污染标识以及云污染标识，用于标识对应植被指数值的观测可靠性；其中，一个所述指数序列点对应一个所述质量控制标识。
12、进一步的，所述确定所述植被指数时间序列中的渐变点和突降点，具体包括：
13、连接所述植被指数时间序列所有序列点，得到植被指数曲线；
14、在所述植被指数曲线中，确定所述植被指数曲线两端到峰值之间单调上升的所述序列点为渐变点，并确定除所述渐变点以外的序列点为突降点。
15、进一步的，所述根据所述渐变点和突降点，构建权重时间序列，具体包括：
16、以儒略日为横坐标，权重值为纵坐标，构建权重序列坐标系；
17、通过预设权重计算方法以及所述质量控制标识分别确定所述渐变点和突降点的权重值；
18、在所述权重序列坐标系中，根据各点对应的权重值确定若干个权重序列点，并由所述若干个权重序列点构成所述权重时间序列。
19、优选的，所述通过预设权重计算方法分别确定所述渐变点和突降点的权重值，具体包括：
20、设渐变点的权重为，则；
21、设突降点的权重为，则：
22、
23、其中，为所述质量控制标识，表示高质量观测；
24、为所述突降点的下降幅度，具体计算公式为：
25、
26、其中，代表突降点的植被指数值，和分别表示突降点相邻的渐变点植被指数值，表示突降点对应的儒略日，和分别表示突降点相邻的渐变点儒略日；
27、为突降点与峰值点时间接近程度，具体计算公式为：
28、
29、其中，和分别表示一年中儒略日的最大值和最小值，表示植被指数峰值对应的儒略日。
30、进一步的，所述根据所述权重时间序列，通过预设拟合模型对所述植被指数时间序列进行加权双逻辑拟合，得到重构的植被指数时间序列值，具体包括：
31、所述预设拟合模型具体为：
32、
33、其中，为植被指数值对应的儒略日，为季前背景植被指数值，和分别为植被指数峰值与所述季前背景植被指数值和季后背景植被指数之差，所述季前背景植被指数值与季后背景植被指数值分别为前3期和后3期的植被指数值均值，参数和分别为控制植被变绿和衰老的相位和斜率的拟合参数；
34、根据所述权重时间序列，通过非线性最小二乘模型对所述拟合参数进行迭代，直至迭代达到平衡后，将最后一次迭代得到的所述拟合参数输入至所述预设拟合模型中，得到训练好的预设拟合模型；
35、根据所述训练好的预设拟合模型，计算得到所述重构的植被指数时间序列值。
36、优选的，所述通过非线性最小二乘模型对所述拟合参数进行迭代，具体包括：
37、设初始参数集为，则通过所述非线性最小二乘模型对所述初始参数集中的参数进行迭代；其中，所述非线性最小二乘模型具体为：
38、
39、
40、其中，是所述拟合参数的偏导数矩阵，的每个对角线元素为所述拟合参数的期望方差，为由权重时间序列值组成的对角矩阵，是初始植被指数值与当前双逻辑拟合植被指数值之间的残差。
41、本专利技术另一实施例提供一种城市绿地空间的植被指数重构装置，包括：指数序列构建模块、特殊点确定模块、权重序列构建模块以及重构模块；
42、所述指数序列构建模块用于根据采集得到的植被指数数据，构建植被指数时间序列；
43、所述特殊点确定模块用于确定所述植被指数时间序列中的渐变点和突降点；
44、所述权重序列构建模块用于根据所述渐变点和突降点，构建权重时间序列；
45、所述重构模块用于根据所述权重时间序列，对所述植被指数时间序列进行加权双逻辑拟合，得到重构的植被指数时间序列值本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，所述根据采集得到的植被指数数据，构建植被指数时间序列，具体包括：
3.如权利要求2所述的城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，在所述植被指数时间序列中，还包括：质量控制标识；
4.如权利要求2所述的城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，所述确定所述植被指数时间序列中的渐变点和突降点，具体包括：
5.如权利要求3所述的城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，所述根据所述渐变点和突降点，构建权重时间序列，具体包括：
6.如权利要求5所述的城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，所述通过预设权重计算方法分别确定所述渐变点和突降点的权重值，具体包括：
7.如权利要求1所述的城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，所述根据所述权重时间序列，通过预设拟合模型对所述植被指数时间序列进行加权双逻辑拟合，得到重构的植被指数时间序列值，具体包括：
8.如权利要求
9.一种城市绿地空间的植被指数重构装置，其特征在于，包括：指数序列构建模块、特殊点确定模块、权重序列构建模块以及重构模块；
10.如权利要求9所述的城市绿地空间的植被指数重构装置，其特征在于，所述指数序列构建模块用于根据采集得到的植被指数数据，构建植被指数时间序列，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，所述根据采集得到的植被指数数据，构建植被指数时间序列，具体包括：
3.如权利要求2所述的城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，在所述植被指数时间序列中，还包括：质量控制标识；
4.如权利要求2所述的城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，所述确定所述植被指数时间序列中的渐变点和突降点，具体包括：
5.如权利要求3所述的城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，所述根据所述渐变点和突降点，构建权重时间序列，具体包括：
6.如权利要求5所述的城市绿地空间的植被指数重构方法，其特征在于，所述通过预设...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗勇，钟润，丁俊，郑泽爽，张海涛，
申请(专利权)人：广东省城乡规划设计研究院科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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