一种适用于珞珈一号夜间灯光影像的去噪方法

王美玲，张和生

(太原理工大学，太原 030024)

0 引言

当夜间的天空无云时，遥感卫星能够捕捉到城镇灯光、渔船灯光、火点等可见光辐射源，这些夜间无云条件下获取的地球可见光的影像即为夜光遥感影像[1]。夜间灯光数据被广泛应用于城市化时空动态[2-3]、人口空间化[4-6]、能源消耗[7-8]及GDP空间化[9-11]等方面的研究。

最早的夜光遥感影像数据是美国军事气象卫星搭载的线性扫描业务系统(defense meteorological satellite program operational linescan system，DMSP/OLS)拍摄的。美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)提供了1992年到2013年的DMSP/OLS夜间灯光影像数据，数据产品包括3种全年平均影像：无云观测频率影像、平均灯光影像和稳定灯光影像，其中稳定灯光影像数据应用最为广泛。该数据去除了短暂的亮光(如火光)，且背景噪音也被识别并用0代替，然而OLS传感器上可见光-近红外(VNIR)通道存在设计缺陷使得在许多城市核心区出现了大量DN值为63的像元饱和区域[12]。

2011年10月，美国发射了Suomi NPP环境监测卫星，其搭载的可见光/红外成像辐射仪(visible infrared imaging radiometer，VIIRS)的夜间灯光数据弥补了DMSP/OLS停止供应后夜间灯光数据的空缺，NPP/VIIRS夜间灯光数据相比DMSP/OLS夜间灯光数据具有更高空间分辨率和更广的辐射探测范围，且不存在饱和效应。虽然NPP/VIIRS的月合成夜间灯光数据已经剔除了云层反光和暂时性地物如火灾闪电等对灯光辐射值的干扰，但是依然存在大量的背景噪声和极大异常值噪声，因此需要进行去噪处理。剔除NPP/VIIRS夜间灯光数据噪声的方法主要有掩膜法、阈值法和领域法。李峰等[13]使用2012年的DMSP/OLS数据对同年份NPP/VIIRS月均数据进行掩膜去除背景噪声，同时对像元值排序，取99.9%处作为阈值，剔除极高像元值，进而对北京市GDP数据建模得到空间化结果。……