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1、第25卷第1期遥感技术与应用Vol.25No.12010年2月REMOTESENSINGTECHNOLOGYANDAPPLICATIONFeb.20103种滤波算法对NDVI高质量数据保真性研究1,213曹云锋,王正兴,邓芳萍(1.中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京100101;2.中国科学院研究生院,北京100049;3.北京师范大学世界资源研究所,北京100875)摘要:标准MODISNDVI产品时间序列仍然存在噪声,必须在利用前处理。理想的去除噪声算法,应该最大限度地去噪,同时最大限度地保留原数据中无噪声像元的真值
2、。以往的研究大多关注不同滤波算法对噪声的处理能力,往往忽略不同算法在滤波处理时对原始高质量数据保真性的研究。基于Timesat2.3时序滤波工具所提供的3个滤波算法,探讨了原始数据质量差异对滤波算法的保真性的影响以及不同滤波算法对原始高质量数据保真性的差异,通过对比分析发现非对称高斯算法(AG)对原始高质量数据保真性最高,双逻辑曲线拟合算法(DL)性能次之,SG算法拟合结果的保真性较差。关键词:植被指数、时间序列、滤波算法、保真性能中图分类号:TP75文献标志码:A文章编号:100420323(2010)01201182081引言VI时序数据的滤波也开展
3、了一些研究。[9211]Viovy等提出了基于最佳斜率指数提取植被指数时间序列是描述全球气候变化及陆地(BISE)的滤波算法,试图通过滑动合成时段来消除[1][2]生态系统响应的重要工具。Yong等利用1982～天空云或视场角的改变引起的噪音。Lovell[10,12]改1999年的AVHRR2NDVI时间序列对全球植被光合进了BISE,指出在滑动窗口内也需要考虑局部变化[3]作用变化模式进行了研究。Neigh等利用1982～斜率,在一定程度上降低了NDVI时序的噪声水2005年AVHRR2NDVI时间序列及相关辅助数据对平。JÊnsson和Eklund
4、h[13]提出了非对称高斯函数北美地区植被覆盖动态进行了研究,发现了一些平均拟合(AsymmetricGaussians,S2G)算法,指出其拟[4]光和能力明显增长的区域。Anyamba等基于1981合性能优于BISE和基于傅里叶变换的滤波算法。～2003年AVHRR2NDVI数据对非洲撒哈拉地区的[14,15]ChenJin等利用改进的S2G算法对时间序列的植被覆盖动态进行了研究,基于荒漠区降雨量与植被NDVI数据进行滤波处理,指出其滤波方法要优于长势具有非常强的耦合性这一共识,利用NDVI的变Sellers等提出的快速傅里叶变换算法。JÊnsson
5、和化代表植被对雨量差异的反应,分析了该区域干旱的[16]Eklundh通过对比分析研究指出,非对称高斯函周期性变化规律和时间分异规律。数(AG)滤波算法在性能上超越S2G滤波算法和任在利用[17]NDVI时间序列对植被覆盖动态变化以一傅里叶谐波分析算法。Ma指出均值迭代算法及植被物候研究过程中,研究者们早已注意到大气条(MVI)能够取得与改良的BISE算法和基于傅里叶[18]件、太阳—地表—传感器观测几何、地表水体和积雪变换的算法相近的滤波效果。Beck等提出了一[5,6]等因素带来的噪声干扰。云、大气气溶胶和很低种新的双重逻辑函数拟合算法(Double
6、Logistic,的太阳高度角等通常会降低到达传感器的近红外波DL),并指出此算法和AG比基于傅里叶变换的算[7,8][19]段地表反射,进而导致NDVI的突降。目前,业界法具有很高的优越性。Jennifer等用实验的方法从遥感机理的角度对引起NDVI突降现象的各种原对选取的6种滤波方法进行了定量对比分析,通过因的认识已经取得了比较一致的结论,同时针对ND2选取不同的生态区域、年份并人为控制噪声水平,系收稿日期:2009207223;修订日期:2009210226基金项目:资源与环境信息系统国家重点实验室自主研究课题,MODIS植被指数质量改进关键问题研
7、究。作者简介:曹云锋(1984-),男,硕士研究生,主要从事植被遥感研究。E2mail:caoyf.07s@igsnrr.ac.cn。通讯作者:王正兴(1963-),男,博士,主要从事植被遥感研究。E2mail:wangzx@igsnrr.ac.cn。第1期曹云锋等:3种滤波算法对NDVI高质量数据保真性研究119统探讨了各种方法的优劣,指出AG和DL优于其间每年2300h,无霜期一般100d,在海拔较高的地它4种算法。方仅60d,降水很丰富,年平均降水量700～[19]Jennifer等认为,目前的研究大多是从定性1400mm,其中60%～70%集中在
8、6～9月份。和直观的视觉角度来分析和对比不同滤波方法的差异,定量比较各种滤波的研
