تلفيق تصاوير دماي سطح زمين موديس و لندست-8 با استفاده از مدل تلفيق مكاني-زماني تصوير

Fusion of MODIS and Landsat-8 Land Surface Temperature Images Using Spatio-Temporal Image Fusion Model

دستيابي به تصاوير ماهواره اي با قدرت تفكيك مكاني و زماني بالا به صورت هم زمان يكي از چالش هاي جدي محققان در حوزه سنجش از دور و كاربردهاي آن بوده است. در سال هاي اخير، محققان تلاش جدي براي حل اين مسيله انجام داده اند. استفاده از تكنيك تلفيق مكاني و زماني تصاوير، ايده اي بوده كه در چند سال اخير مورد توجه بسياري قرار گرفته است. در اين مطالعه با استفاده از الگوريتم تلفيق مكاني-زماني تصوير (STI-FM) و تصاوير دماي سطح زمين سنجنده موديس، توليد تصاوير شبه لندست دماي سطح زمين در بازه هاي كمتر از قدرت تفكيك زماني لندست (16 روزه) و بر روي منطقه اي از اراضي زميني مختلف، مورد بررسي قرار گرفت. الگوريتم STI-FM شامل دو گام اصلي مي باشد. ابتدا ضرايب رابطه خطي بين دو تصوير دماي سطح زمين موديس در زمان هاي 1 و 2 تعيين مي شود و در گام دوم اين ضرايب به تصوير دماي سطح زمين لندست در زمان 1 اعمال مي شود تا تصوير شبه لندست در زمان 2، پيش بيني شود. نتايج نشان داد كه رابطه خطي قوي بين دو تصوير موديس در زمان هاي 1 و 2 وجود دارد (ضرايب تعيين 0/85 و 0/95). ارزيابي كيفي و كمي تصاوير مصنوعي دماي سطح زمين انجام شد؛ و مشخص شد كه توافق بصري بالا و رابطه قوي بين تصاوير دماي سطح زمين واقعي و مصنوعي بر روي پوشش هاي مختلف زميني وجود دارد؛ ضرايب R2 و RMSE به ترتيب در محدوده 0/74-0/94 و 1/44-2/52 قرار گرفتند.

Achieving satellite images with high simultaneously spatial-temporal resolution has been one of the serious challenges faced by researchers in the field of remote sensing and its applications. In recent years, researchers have made serious efforts to solve the problem. In this study, producing Landsat like land surface temperature images with less than 16 day temporal resolution and over different land covers, using spatio-temporal image fusion algorithm (STI-FM) and MODIS Land surface temperature images, was investigated. The STI-FM technique consist of two main steps. First establishing a linear relationship between two consecutive MODIS LST images acquired at time 1 and time 2; then utilizing the above mentioned relationship as a function of a Landsat-8 LST image acquired at time 1 in order to predict a synthetic Landsat -8 LST image at time 2. The results showed strong linear relationship between the two consecutive MODIS images at times 1 and 2 (R2 in the range 0.85-0.95). The synthetic LST images were evaluated qualitatively and quantitatively and it was found that there is a high visual and strong agreements with the actual Landsat-8 LST images over different land covers. For example R2 and RMSE values were ranged 0.74-0.94 and 1.44-2.52, respectively.