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摘要：本发明公开一种基于地表光谱端元空间的区域干旱监测方法和系统，涉及遥感技术领域，方法包括：获取研究区域的第一反射率特征数据和第一地表温度数据；对第一反射率特征数据进行聚合，得到第二反射率特征数据；基于第二反射率特征数据和第一地表温度数据训练随机森林模型，得到训练后的随机森林模型，作为映射关系模型；利用映射关系模型对第一反射率特征数据进行映射，获得第二地表温度数据；基于第二地表温度数据和第一反射率特征数据中的端元丰度值确定研究区域的温度植被干旱指数，提高了温度植被干旱指数模型的泛化能力和准确性。

主权项：1.一种基于地表光谱端元空间的区域干旱监测方法，其特征在于，所述方法包括：获取研究区域的第一反射率特征数据和第一地表温度数据，第一反射率特征数据的分辨率为第一分辨率，第一地表温度数据的分辨率为第二分辨率，第一分辨率大于第二分辨率；第一反射率特征数据包括：端元丰度值、覆被类型和地形变量；获取研究区域的第一分辨率特征，具体包括：获取地表反射率数据和高程数据；所述地表反射率数据和所述高程数据的分辨率均为第一分辨率；基于地表反射率数据通过主成分分析法和端元光谱曲线提取得到端元丰度值；基于端元丰度值通过分类决策法得到覆被类型；基于高程数据计算得到地形变量；其中，基于地表反射率数据通过主成分分析法和端元光谱曲线提取得到端元丰度值，具体包括：利用获取的地表反射率数据，基于主成分分析提取植被和土壤生境端元光谱曲线，利用线性混合分解模型获取获研究区内时间序列的端元丰度值数据，包括主成分分析、端元提取和计算研究区内各像元的端元丰度值三个步骤；主成分分析是对获取地表反射率数据分别进行主成分分析，获取主成分变换后的矩阵，确定端元的类型和数目，在干旱区的监测为植被、沙、盐和暗色物质四类端元，根据各时期影像的主成分变换后的矩阵中的前三个主成分的特征确定其对应的端元类型，并根据各个时期影像前三个主成分的贡献率确定各端元提取的代表性季相；端元光谱曲线的提取采用二维散点图的提取方法，根据确定的端元类型和代表性季相，利用对应的主成分构建二维散点图，基于线性混合模型的数学机理，主成分的散点图呈三角形分布，三角形的三个顶点处被视为纯净端元，三角形的内部为混合像元，由纯净端元线性组合而成，在主成分散点图的顶点处选取200-400个像元作为端元像元，以端元像元的平均反射率作为端元光谱；计算研究区内各像元的端元丰度值是在获得研究区内各端元光谱后，将端元光谱和研究区图像放入线性光谱混合分解模型，获得研究区内全部像元的端元丰度值；基于端元丰度值通过分类决策的方法得到覆被类型，具体包括：首先根据土地覆被分类系统，通过实地样本和GoogleEarth的高空间分辨率影像，为每个分类选取像元，以7：3的比例划分训练样本与验证样本，基于端元丰度值，利用各覆被类型训练样本的端元丰度值确定分割变量和分割阈值，再根据确定的分割变量和分割阈值构建决策树，得到覆被类型，并根据测试样本根据对分类结果进行精度评价，评价的指标包括总体分类精度和Kappa系数；对第一反射率特征数据进行聚合，得到第二反射率特征数据；第二反射率特征数据的分辨率为第二分辨率；基于第二反射率特征数据和第一地表温度数据训练随机森林模型，得到训练后的随机森林模型，作为映射关系模型；所述映射关系模型用于表征反射率特征数据与地表温度数据之间的关系；在随机森林模型拟合前先确定最佳参数，调参的方法为：采用嵌套循环的方法依次测试三个参数的预先设定的所有组合，对于各参数组合采用交叉验证的方法进行评价，根据R方和RMSE确定最优的参数；随机森林模型的参数主要包括树的个数、最大深度和最大特征数三个参数；利用映射关系模型对第一反射率特征数据进行映射，获得第二地表温度数据；第二地表温度数据的分辨率为第一分辨率；基于第二地表温度数据和第一反射率特征数据中的端元丰度值确定研究区域的温度植被干旱指数；温度植被干旱指数用于表征研究区域的干旱程度，具体包括：基于第二地表温度数据和第一反射率特征数据中的端元丰度值，利用温度植被干旱指数模型计算研究区域的温度植被干旱指数；所述温度植被干旱指数模型为： 其中，TVDI为研究区域的温度植被干旱指数，LST为第二地表温度数据，Tmax为基于干边直线方程计算得到的植被端元丰度值对应的干边直线温度，Tmin为基于湿边直线方程计算得到的植被端元丰度值对应的湿边直线温度；所述温度植被干旱指数模型的构建过程如下：以端元丰度值中的植被端元丰度值为X轴，以第二地表温度数据作为Y轴，绘制散点图；选取散点图最上层的点集拟合得到干边直线方程为：Tmax＝a1*GV+b1；式中，GV为端元丰度值中的植被端元丰度值，a1、和b1为参数变量；选取散点图最下层的点集拟合得到湿边直线方程为：Tmin＝a2*GV+b2；式中，a2、和b2为参数变量；基于干边直线方程和湿边直线方程构建温度植被干旱指数模型。

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百度查询： 中国农业大学 一种基于地表光谱端元空间的区域干旱监测方法和系统