申请/专利权人：电子科技大学长三角研究院(湖州)

申请日：2021-12-06

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN114067213B

主分类号：G06V20/10

分类号：G06V20/10;G06V10/143;G06V10/20;G06V10/764;G06T7/33

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.03.08#实质审查的生效;2022.02.18#公开

摘要：一种基于多源遥感数据的湿地甲烷排放变化研究方法，利用大气红外监测仪反演产品提取湿地甲烷柱浓度和湿地甲烷混合比数据，并将两种数据结合分析，得到湿地的甲烷排放特征；利用随机森林分类方法，对陆地卫星数据进行分类；利用Savitzky‑Golay滤波方法对MODIS归一化植被指数数据进行时序重构；对重构的数据进行分类并利用陆地卫星分类结果进行精度评价；利用重构的分类数据与湿地甲烷排放数据进行相关性分析；利用气象数据和GLDAS数据提取湿地温度和水分条件数据，并进行一致性分析；利用湿地温度和水分数据与湿地甲烷排放数据进行偏相关分析，发现湿地甲烷季节特征主要由土壤温度及水分条件控制，且温度比水分对湿地甲烷排放的影响更加显著。

主权项：1.一种基于多源遥感数据的湿地甲烷排放变化研究方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤1：数据读入这些数据包括大气红外监测仪反演产品数据AIRS、陆地卫星数据Landsat、中分辨率成像光谱仪数据MODIS、实测气象数据、全球陆面数据通化系统数据GLDAS；步骤2：湿地大气甲烷排放特征提取提取方法为：利用大气红外监测仪反演产品提取湿地甲烷柱浓度和湿地甲烷混合比数据，并将两种数据结合分析，得到湿地的甲烷排放特征；步骤3：湿地大气甲烷排放信息提取其实现方法为，对湿地AIRS数据进行平均计算，得到月均湿地甲烷柱浓度数据和湿地甲烷混合比数据，并对两种月均数据与时间变化做相关性分析，定量分析湿地甲烷排放与时间变化趋势，均值计算公式为 其中即为湿地月均甲烷浓度和甲烷混合比浓度数据，Xi为第i个像素值，n为像素湿地包含像素个数；在计算湿地月均甲烷排放浓度和甲烷混合比浓度时，对不同研究区域湿地，提取研究区域湿地像素，并对其进行均值计算得到湿地均值数据；步骤4：湿地陆地卫星数据土地利用和土地变化分类其实现方法为，利用陆地卫星数据，采用随机森林分类方法，得到湿地土地利用和土地变化分类数据；随机森林分类方法本质上是统计学习的理论，简单来说就是使用很多的分类回归决策树对一个新的对象进行类别判定，其中每一颗决策树都会进行一次类别判定，并给出结果，输出最后分类结果时，采用“投票”机制，票数最多的则成为最后的分类结果，其结果并不仅仅取决于某一颗分类回归决策树的判定结果，该方法同传统的分类方法相比，在分类速度、抗噪性能以及分类精度等评价指标上更加优秀；步骤5：湿地陆地卫星数据土地利用和土地变化分类精度评价对步骤4中得到的分类结果利用实测湿地分类数据进行精度评价，评价指标选择总体精度和Kappa系数；总体精度计算公式为： 其中，pc为总体精度，pkk为检测出来实际发生变化区域个数，p为总体像素个数；Kappa系数计算公式为： 其中，K位kappa系数，r为误差矩阵中总的类别树，xii为误差矩阵中第i行、第i列上类别数量，xi+和x+i分别是第i行、第i列的总类别数量，N为总的用于精度评估的类别数量；步骤6：MODIS归一化植被指数时序重构其实现方法为，采用Savitzky-Golay滤波器对MODIS归一化植被指数数据进行重构；Savitzky-Golay滤波器是一种在时域内基于多项式，通过移动窗口利用最小二乘法进行最佳拟合的方法，该滤波算法不受时间和空间尺度的影响，对不同传感器数据都有比较好的应用效果；步骤7：MODIS归一化植被指数时序重构后进行土地利用和土地变化分类其实现方法为，与步骤4中采用的分类方法相同；步骤8：MODIS归一化植被指数时序重构后土地利用和土地变化分类精度评价其实现方法为，与步骤5中采用的评价方法相同，验证数据为步骤4得到的陆地卫星数据的分类结果；步骤9：植被变化对湿地甲烷排放的影响其实现方法为，利用步骤7中MODIS归一化植被指数时序重构后土地利用和土地变化分类结果与步骤3中月均湿地甲烷柱浓度数据进行相关性分析；步骤10：湿地温度条件提取及一致性分析其实现方法为，提取湿地气象站实测气温数据和GLDAS各温度要素数据，并将实测气温数据与GLDAS气温数据进行一致性对比分析；步骤11：湿地水分条件提取及一致性分析其实现方法为，提取湿地气象站实测降水数据和GLDAS土壤水分数据，提取方法为与步骤10相同，然后将实测降水数据与GLDAS表层土壤水分数据进行一致性对比分析；步骤12：湿地温度、水分与湿地甲烷排放偏相关分析其实现方法为，利用步骤10和步骤11提取的GLDAS湿地温度及土壤水分条件与步骤3提取的日间月均湿地甲烷柱浓度进行偏相关分析，偏相关分析也称净相关分析，它是在控制其他变量的线性影响的条件下分析两变量间的线性相关。

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