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Temporal mixture analysis for estimating impervious surface area from multi-temporal MODIS NDVI data in Japan

机译：根据日本多时相MODIS NDVI数据估算不渗透表面积的时相混合分析

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摘要

As a proxy measure of the human ecological footprint, impervious surface area (ISA) has recently become a key concept in the field of urban remote sensing, with a focus on estimation of the ISA at a city-scale by using Landsat-style satellite images. However, ISA estimation is also in demand in disciplines such as the environmental assessment and policy making at a national scale. This paper proposes a new method for estimating the ISA fraction in Japan based on a temporal mixture analysis (TMA) technique. The required inputs for the proposed method are rearranged MODIS NDVI time-series datasets at the temporal stable zone (i.e., the first to the sixth largest NDVI values in a year). Three ISA distribution maps obtained from Landsat-5 TM data were used as reference maps to evaluate the performance of the proposed method. The results showed that the proposed TMA-based method achieved a large reduction in the effects of endmember variability compared with the previous methods (e.g., SMA and NSMA), and thus the new method has promising accuracy for estimating ISA in Japan. The overall root mean square error (RMSE) of the proposed method was 8.7%, with a coefficient of determination of 0.86, and there was no obvious underestimation or overestimation for the whole ISA range.
机译：作为人类生态足迹的一种替代度量，不透水表面积（ISA）最近已成为城市遥感领域的一个关键概念，重点是通过使用Landsat样式的卫星图像估算城市规模的ISA。 。但是，在国家级的环境评估和政策制定等学科中也需要ISA估计。本文提出了一种基于时间混合分析（TMA）技术的日本ISA比例估计新方法。提出的方法所需的输入是在时间稳定区域（即一年中第一至第六大NDVI值）重新排列的MODIS NDVI时间序列数据集。从Landsat-5 TM数据获得的三个ISA分布图用作参考图，以评估该方法的性能。结果表明，与以前的方法（例如SMA和NSMA）相比，基于TMA的方法在末端成员变异性方面的影响大大降低，因此该新方法在日本估算ISA方面具有良好的准确性。该方法的总均方根误差（RMSE）为8.7％，确定系数为0.86，并且在整个ISA范围内都没有明显的低估或高估。

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