[发明专利]一种基于IEDSR的Landsat影像湖冰厚度反演方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于IEDSR的Landsat影像湖冰厚度反演方法及系统，方法包括如下步骤：(1)筛选并下载卫星图像；(2)对年度云量处于0～8％的卫星图像作预处理；(3)训练IEDSR模型；(4)将预处理后的卫星图像作为IEDSR模型的输入；(5)IEDSR模型输出结果；(6)反照率反演湖冰厚度。系统包括：数据处理模块、数据存储模块和数据输出模块；数据处理模块用于对卫星图像进行筛选、预处理和IEDSR模型训练，数据存储模块用于对筛选、预处理和IEDSR模型训练后的卫星图像进行存储，数据输出模块用于从数据存储模块提取卫星图像并输出，然后反演湖冰厚度。本发明采用基于单图像超分辨率的增强深残差网络，进一步提高了Landsat影像数据的分辨率，对后续反演湖冰厚度有重要意义。

技术领域

本发明涉及湖冰厚度反演技术领域，尤其是一种基于IEDSR的Landsat影像湖冰厚度反演方法及系统。

背景技术

湖冰是受气候变化影响最直接的湖泊物理特征之一，其周期性的冻结和消融时间，以及由季风性与年际气候变化所引起的冻结-消融周期的变化被称作湖冰物候。2006年，湖冰被世界气象组织宣布为最重要的气候变量之一。湖冰物候与气候变化联系密切，其长时间序列的变化可作为研究气候变化的替代资料，是评估气候变化的重要指标。

光学遥感是确定冰盖存在的重要工具，特别是对于五大湖等大型中纬度水体。通过美国国家航空航天局的Worldview网站(https://worldview.earthdata.nasa.gov/)等网络应用程序，无需外部处理即可轻松访问大量光学图像。其他大型光学图像数据库，例如美国地质调查局的地球探索者(https://earthexplorer.usgs.gov/)，允许免费下载一致的图像时间序列。Landsat系列卫星是目前应用最广泛的光学遥感卫星，其长期连续，全球覆盖及分辨率适中等优点使其在湖冰物候信息反演方面具有显著优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于IEDSR的Landsat影像湖冰厚度反演方法及系统，采用基于单图像超分辨率的增强深残差网络，进一步提高了Landsat影像数据的分辨率，对后续反演湖冰厚度有重要意义。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于IEDSR的Landsat影像湖冰厚度反演方法，包括如下步骤：

(1)筛选并下载卫星图像；

(2)对年度云量处于0～8％的卫星图像作预处理；

(3)训练IEDSR模型；

(4)将预处理后的卫星图像作为IEDSR模型的输入；

(5)IEDSR模型输出结果；

(6)反照率反演湖冰厚度。

优选的，步骤(2)中，预处理操作包括输入图像、辐射定标、拼接、裁剪、几何校正和大气校正。对landsat影像的上述预处理利用谷歌地球引擎(Google Earth Engin e,GEE)来预处理。输入图像选择USGS Landsat 8Collection 1Tier 1TOA Reflecta nce数据集，利用filter(ee.Filter.lte('CLOUD_COVER',8))屏蔽阈值超过8的像素；利用image.select().multiply().add()函数进行辐射定标；利用clipToCollection()函数对影像进行裁剪获得研究区域影像。