MODIS積雪覆蓋面積（SCA）圖因其具有較高的時空分辨率以及積雪/云的辨別能力,一直被廣泛應用于積雪變化的研究。然而,云遮蔽阻礙了MODIS積雪產(chǎn)品的廣泛應用,尤其是在高山區(qū)域。在高山復雜地形區(qū)域,空間局部異質(zhì)性較強并且積雪和非積雪（陸地）的分布是非連續(xù)的、離散的,從而造成較弱的空間自相關(guān)。同時,在高山區(qū)域,原始的MODIS SCA數(shù)據(jù)的云覆蓋通常是連續(xù)的、持續(xù)的,尤其是在冬季。此外,高山地區(qū)瞬時區(qū)域的積雪場是極其不穩(wěn)定的并且在一個水文年內(nèi)具有多個積雪/陸地循環(huán)。針對上述問題,本研究通過使用Terra和Aqua的日結(jié)合、時間移動平均（TMA）推測、極值雪線法以及K最近鄰（KNN）算法去除高山復雜地形區(qū)域MODIS SCA產(chǎn)品的云覆蓋,從而得到日無云的MODIS積雪覆蓋數(shù)據(jù)。日結(jié)合方法利用MODIS一日兩次獲取數(shù)據(jù)的優(yōu)勢從而得到含云量較少的影像。時間移動平均推能夠同時獲取精度較高、含云量較少的影像。極值雪線法用于去除高山區(qū)域極低和極高海拔持續(xù)性的云覆蓋。K最近鄰算法同時利用權(quán)重較大的時間信息和權(quán)重不變的空間信息去除高山地區(qū)瞬時區(qū)域的云覆蓋。本研究通過云填充驗證和非填充驗證兩種方法對本文... 

【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

研究區(qū)概況

蘭州大學碩士學位論文高山復雜地形區(qū)域MODIS積雪產(chǎn)品的除云算法26于把云像元重新分類為陸地像元。圖3-1積雪消耗曲線和積雪消耗特征曲線的示例圖3.1.3極值雪線法在高山區(qū)域，海拔通常被認為是影響積雪覆蓋分布的主導因子(Tongetal.,2008)。雪線法利用無云像元對應的高程，對極端位置持續(xù)性的云覆蓋進行去除。該方法實質(zhì)上是基于氣溫垂直遞減率：積雪消融依賴于可用的消融能量(CazorziandFontana,1996)，積雪消融能量隨著氣溫的下降而減少，而氣溫隨著海拔的增加而減少，所以積雪消融能量是隨著海拔的增加而減少的。因此，在高海拔地區(qū)出現(xiàn)積雪的概率要大于低海拔地區(qū)。相反，在低海拔地區(qū)出現(xiàn)非積雪（陸地）概率要高于高海拔地區(qū)。雪線法通常將低海拔地區(qū)(低于陸地線)的云覆蓋重分類為陸地，將高海拔地區(qū)（高于雪線）的云像元劃分為積雪，而位于雪線和陸地線之間瞬時區(qū)域的云像元則不進行處理。該方法去除高海拔地區(qū)持續(xù)性的云覆蓋極為有效，并且其該方法的精度相對較高。Gafurov和Bárdossy(2009)使用一個基于最小的積雪像元海拔（陸地線）和最大積雪像元海拔（雪線）的極值雪線法對MODIS產(chǎn)品中的云覆蓋進行去除。位于雪線以上的云覆蓋將會被指定為積雪，位于陸地線以下的云覆蓋將會被指定為陸地，同時，該方法要求原始影像云量低于30%。Parajkaetal.(2010)提出了區(qū)域雪線法用于去除極端位置的云覆蓋，該方法中的雪線和陸地線分別代表所有積雪像元和所有陸地像元的平均海拔，其除云規(guī)則與先前兩種方法相同�？紤]到光照和陰影的影響，Paudel和Andersen(2011)首先將研究區(qū)離散化成同質(zhì)性單元，然后使用積雪過渡線法對每個同質(zhì)性單元進行除云處理。該方法是由積雪像元的最低海拔、積雪像元的平均海拔、非積雪像元的最高海拔和云像元所對應的海拔

蘭州大學碩士學位論文高山復雜地形區(qū)域MODIS積雪產(chǎn)品的除云算法40雪產(chǎn)品的除云算法進行精度評估后所得結(jié)果是可信的。然而，與云填充驗證相比，圖3-1經(jīng)過SLC間隙填充方法處理后臺蘭河流域的LandsatETM+影像：a)2008年2月8日三個波段[band5(1.55–1.75μm)、band4(0.77–0.90μm)和band3(0.63-0.69μm)]合成的假彩色ETM+影像;b)30米分辨率的二值積雪圖；c)重采樣成500米的二值積雪圖非填充驗證所得結(jié)果的精度較低。本研究認為主要原因有以下幾點：(1)對人工挑選的無云的或者含云量較少的Landsat影像在提取積雪時沒有進行除云處理，因此，積雪制圖算法會將Landsat影像中的云/云影錯分為非積雪從而使得產(chǎn)生一定的低估誤差；(2)Landsat衛(wèi)星與MODIS衛(wèi)星飛行軌道不同，使得在同一參考框架下、同一分辨率的兩幅影像進行對比時產(chǎn)生像元不匹配的問題，從而造成一定的誤差；(3)Landsat影像的空間分辨率是30m，而MODIS影像的空間分辨率是500m，雖然本研究采用IMS數(shù)據(jù)提取積雪的規(guī)則進行重采樣從而在一定程度上避免了常規(guī)的三種重采樣方法所產(chǎn)生較大的誤差，但是重采樣的過程依然會產(chǎn)生一定的誤差；(4)非填充驗證的結(jié)果受到MODIS積雪產(chǎn)品原始誤差的影響，這個誤差主要是由山體陰影造成的。原因是一天之內(nèi)研究區(qū)的山體陰影隨著太陽方位角和高度角的變化而變化；同時，Landsat衛(wèi)星和MODIS衛(wèi)星在同一天獲取影像的UTC時間是不同的，從而造成Landsat影像和MODIS影像中的陰影是不同的；本研究避免了積雪制圖算法提取Landsat影像陰影區(qū)域的積雪所產(chǎn)生的低估誤差，然而，MODIS積雪覆蓋產(chǎn)品中由陰影所差生的低估誤差并沒有被消除，從而導致非填充驗證結(jié)果的精度較低。雖然非填充驗證存在一定的缺陷，但是依然能夠為高山區(qū)域MODIS積雪產(chǎn)品除云算法的評估提供一種新的驗證?

【參考文獻】：
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本文編號：2963018