基于小波变换的MODIS与ETM数据融合研究
余钧辉;张万昌;乐通潮
【摘 要】遥感影像融合方法多样,但针对空间分辨率相差十倍、甚至十几倍的不同数据源影像进行融合的研究很有限,有效算法也较少.MODIS影像高光谱数据具有36个相互配准的光谱波段信息[1～2],然而其0.25 km～1 km的低空间分辨率,却限制了其应用潜力.本文基于小波变换的算法思想提出了一种MODIS与Landsat+ETM(空间分辨率30 m)数据融合的方法,能够有效的将MODIS的光谱信息和ETM的空间几何信息结合起来,并在此基础上分析了地形阴影对融合的影响,为MODIS数据用于制作较大比例尺的土地利用现状图等提供了可能. 【期刊名称】《遥感信息》 【年(卷),期】2004(000)004 【总页数】4页(P39-42)
【关键词】小波变换;高光谱信息;MODIS;landsat+ETM;融合 【作 者】余钧辉;张万昌;乐通潮
【作者单位】南京大学国际地球系统科学研究所,南京,210093;南京大学国际地球系统科学研究所,南京,210093;南京大学国际地球系统科学研究所,南京,210093 【正文语种】中 文 【中图分类】基础科学
2004.4 E用藏班i是戴借怠基于小波变换的 MOD IS 与 ETM 数据融合研究余钧辉，张万昌，乐通潮（南京大学国际地球系统科学研究所，南京 210093)摘要：
遥感影像融合方法多样，但针对空间分辨率相差十倍、甚至十儿倍的不同数据源影像进行融合的研究很有限，有效 算法也较少。 MODIS 影像高光谱数据具有 36 个相互配准的光谱波段信息［1-2］，然而其 0.25km~ 1kr丑的低空间分辨率，却 限制了其应用潜力。本文基于小波变换的算法思想提出了一种 MODIS 与 Landsat + ETM（空间分辨率 30 rn）数据融合的方 法，能够有效的将 MODIS 的光谱信息和 ETM 的空间几何信息结合起来，并在此基础上分析了地形阴影对融合的影响，为 MODIS 数据用于制作较大比例尺的土地利用现状图等提供了可能。关键词：小波变换；高光谱信息； MODIS; landsat+ ETM；融合中固分类号： P237.3文献标识码： A文章编号： 1000-3177(2004)76 003904 1 引言遥感影像融合是有效利用多源遥感数据的方法之一，也 是国内外遥感界研究的热点之一。以往的融合大多是针对 空间分辨率相差较小的影像数据，但也有学者对于相差十倍 甚至十几倍的影像进行了融合研究，如 Thierry Ranchin 等提 出ARSIS 概念对 SPOT XS(20rn）和 KBR - 1000(2 rn）影像 进行的融合实验［3］和赵书河等基于支持向量机的 SPIN- 2(2 m）影像与 SPOT- 4(20 m）多光谱影像融合研究，但由于 融合数据之间存在较大的像元尺度差，各种融合方法都会出 现或多或少的“马赛克”现象［4］。常用的融合方法如 Brovey 变换、 ISH 变换方法、高通滤 波（ HPF）方法以及 PCA 变换方法都存在较大的缺陷，或对 原始的多光谱信息损失严重，或对高分辨率影像纹理信息损 失严重，或根本就改变了原有影像的信息特征［5～7］。 20 世 纪80年代发展起来的小波理论，由于具有良好的时频局部 化特征、尺度变化特征和方向性特征，使其在信号处理、数字 图像处理、量子物理及其他非线性科学等方面得到了广泛的 应用。而基于多分辨率的小波融合也已普遍用于多传感器 影像数据的融合。基于小波变换的影像融合具有最大限度 保留多光谱信息、并能处理多于三个波段的影像融合等优 点［8］。鉴于此，本文试图通过多分辨率小波变换的方法对空 间分辨率相差十数倍的 MODIS 和 ETM 影
像进行融合，以 期达到实用的目的 。2数据准备Landsat 7 卫星 ETM 影像是近年来使用较为广泛的遥 感数据，它在可见光波段有 6 个空间精度为 30 m 的通道，在收辅日期： 2004 - 04 - 05 近红外波段有一个 60 m 和一个 15 m 全色波段频道。与 Landsat？卫星位于同一轨道，仅滞后约 30 分钟的是 1999 年 12月由美国发射的 TERRA 卫星，它搭载着惟一实行全球免 费接收的传感器一一中分辨率成像光谱仪（ MODIS ）。 MODIS 是美国宇航局研制的大型空间遥感仪器，它在 36 个 相互配准的光谱波段、以中等分辨率水平（ 250 m （波段 1 ～ 2) ;500 m（波段 3～ 7);1 000 rn（波段 8～ 36））、每 1 ～2 天观 测地球表面一次，获取陆地和海洋温度、初级生产率、陆地表 面覆盖、云、汽溶胶、水汽和火情等目标的图像。 MODIS 扫 描角度为± 55?，对应地面宽度 2 330km。本实验所选择的研究区位于秦岭南坡宝鸡市辖凤县、太 臼及汉中市辖留坝交接地带，地处亚热带与温带分界线上， 冬无严寒，夏无酷热，雨量适中，生物资源丰富。有乔木、灌 木360余种，森林覆盖率 60% 以上［9］。实验数据是 2001 年5 月 1 日获取的 MODIS LlB 级 1 到 7 波段卫星数据和 2000年 5 月 19 日获取的 ETM 影像数据。代号为 MOD02 的 LlB级产品由于地球曲率和地形起伏的影响存在特有的“双眼 皮”现象和较严重的条带噪声，必须先予以剔除，然后建立 GLT 文件并进行几何校正，再经裁切并转入 UTM WGS84坐标系。 ETM 是采用从 NASA 卫星状况中心网站上下载的 全球部分地区 TM 影像进行影像对影像的几何校正。该 TM 影像是经小波压缩的 MrSID 格式，只有 7、4、2 三个波 段，具有 UTMWGS84 坐标，标称绝对位置精度为 50 rn。最 后将几何校正后的 MODIS 和 ETM 影像叠合显示，发现二 者基本套合，但为了提高融合质量，又进行了精确的几何配 准。地形校正所使用的数字高程图（ DEM）是从 1987 年出版的 1 :50 000 地形图上获取的等高线、高程点、可用的
基于小波变换的MODIS与ETM数据融合研究
