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NDVI谐波拟合（基于GEE实现）

backend 2025/7/17 9:24:26

在遥感影像中，我们常用 NDVI（归一化植被指数）来衡量地表植被的绿度。它简单直观，是生态监测、农情分析的基础工具。但你是否注意到：

NDVI 虽然“绿”，却常常“乱”。

因为云层、观测频率、天气干扰，NDVI 的时间序列往往是锯齿状、断裂的，很难反映植物真实的生长节奏。

那么，能不能让 NDVI 曲线变得平滑、优雅？更重要的是，让我们看出植物一年中什么时候最绿、什么时候开始变黄？

答案就是：谐波拟合（Harmonic Regression）

我们用一套简单的数学模型——正弦函数 + 余弦函数的组合，就可以模拟 NDVI 的自然波动，就像听诊器一样，听出绿地的“心跳”与“节奏”。

这套方法不仅可以：

去除 NDVI 的噪声、缺值干扰
提取“年最大 NDVI 值”与“峰值出现时间”
还可以看出城市、公园、农田中绿意的季节差异

一串函数，就能复刻大地的春夏秋冬。

我们在 GEE（Google Earth Engine）中完成了这项分析，原始 NDVI 和谐波拟合 NDVI 的对比图已经生成。未来我们还可以进一步提取出“绿期长度”、“相位差异”等生态指标。

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部分代码，完整代码关注公众号// 1. 设置研究区域（成都点位，可自行替换）
var region = ee.Geometry.Point([104.07, 30.67]);
Map.centerObject(region, 8);// 2. 加载 MODIS NDVI 数据（MOD13Q1）
var modis = ee.ImageCollection('MODIS/006/MOD13Q1').filterDate('2020-01-01', '2021-01-01').filterBounds(region).select('NDVI').map(function(img) {return img.multiply(0.0001).copyProperties(img, ['system:time_start']);});// 3. 添加时间变量（以天为单位）
var withTime = modis.map(function(img) {var t = ee.Date(img.get('system:time_start')).difference(ee.Date('2020-01-01'), 'day');return img.addBands(ee.Image.constant(t).rename('t').toFloat());
});print(chart);
// 9. 显示 NDVI 原始图像（选择其中一个时间点）
var exampleRaw = modis.filterDate('2020-07-01', '2020-07-15').median();
Map.addLayer(exampleRaw, {min: 0.1, max: 0.8, palette: ['white', 'green']}, '原始 NDVI');// 10. 显示拟合 NDVI（同一时期）
var exampleFitted = fittedSeries.filterDate('2020-07-01', '2020-07-15').median();
Map.addLayer(exampleFitted, {min: 0.1, max: 0.8, palette: ['white', 'blue']}, '拟合 NDVI');