幾種常見(jiàn)植被指數(shù)

1、植被指數(shù)主要反映植被在可見(jiàn)光、近紅外波段反射與土壤背景之間差異的指標(biāo)，各個(gè)植被指數(shù) 在一定條件下能用來(lái)定量說(shuō)明植被的生長(zhǎng)狀況。在學(xué)習(xí)和使用植被指數(shù)時(shí)必須由一些基本的認(rèn)識(shí)：1、健康的綠色植被在NIR和R的反射差異比較大，原因在于 R對(duì)于綠色植物來(lái)說(shuō)是強(qiáng)吸收 的，NIR則是高反射高透射的；2、建立植被指數(shù)的目的是有效地綜合各有關(guān)的光譜信號(hào)，增強(qiáng)植被信息，減少非植被信息3、植被指數(shù)有明顯的地域性和時(shí)效性，受植被本身、環(huán)境、大氣等條件的影響一、RVI 比值植被指數(shù)：RVI=NIR/R ,或兩個(gè)波段反射率的比值。1、綠色健康植被覆蓋地區(qū)的 RVI遠(yuǎn)大于1 ,而無(wú)植被覆蓋的地面(裸土、人工建筑、水體、 植

2、被枯死或嚴(yán)重蟲(chóng)害)的 RVI在1附近。植被的RVI通常大于2;2、RVI是綠色植物的靈敏指示參數(shù)，與 LAI、葉干生物量(DM)、葉綠素含量相關(guān)性高，可用 于檢測(cè)和估算植物生物量；3、植被覆蓋度影響RVI,當(dāng)植被覆蓋度較高時(shí)，RVI對(duì)植被十分敏感；當(dāng)植被覆蓋度<50% 時(shí)，這種敏感性顯著降低；4、RVI受大氣條件影響，大氣效應(yīng)大大降低對(duì)植被檢測(cè)的靈敏度，所以在計(jì)算前需要進(jìn)行大 氣校正，或用反射率計(jì)算RVI。二、NDVI 歸一化植被指數(shù)：NDVI=(NIR-R)/(NIR+R),或兩個(gè)波段反射率的計(jì)算。1、NDVI的應(yīng)用：檢測(cè)植被生長(zhǎng)狀態(tài)、植被覆蓋度和消除部分輻射誤差等；2、-1<=

3、NDVI<=1 ,負(fù)值表示地面覆蓋為云、水、雪等，對(duì)可見(jiàn)光高反射；0表示有巖石或裸土等，NIR和R近似相等；正值，表示有植被覆蓋，且隨覆蓋度增大而增大；3、NDVI的局限性表現(xiàn)在，用非線性拉伸的方式增強(qiáng)了NIR和R的反射率的對(duì)比度。對(duì)于同一幅圖象，分別求RVI和NDVI時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，RVI值增加的速度高于NDVI增加速度，即NDVI對(duì)高 植被區(qū)具有較低的靈敏度；4、NDVI能反映出植物冠層的背景影響，如土壤、潮濕地面、學(xué)、枯葉、粗超度等，且與植 被覆蓋有關(guān)；三、DVIEVI 差值 環(huán)境植被指數(shù)：DVI=NIR-R ,或兩個(gè)波段反射率的計(jì)算。1、對(duì)土壤背景的變化極為敏感；四、SAVITSAVI

4、MSAVI 調(diào)整土壤亮度的植被指數(shù)： SAVI=(NIR-R)/(NIR+R+L)(1+L), 或兩個(gè)波段反射率的計(jì)算。1、目的是解釋背景的光學(xué)特征變化并修正 NDVI對(duì)土壤背景的敏感。與NDVI相比，增加了 根據(jù)實(shí)際情況確定的土壤調(diào)節(jié)系數(shù) L,取值范圍01。L=0時(shí)，表示植被覆蓋度為零；L=1時(shí)， 表示土壤背景的影響為零，即植被覆蓋度非常高，土壤背景的影響為零，這種情況只有在被樹(shù)冠濃 密的高大樹(shù)木覆蓋的地方才會(huì)出現(xiàn)。2、SAVI僅在土壤線參數(shù)a=1,b=0(即非常理想的狀態(tài)下)時(shí)才適用。因此有了 TSAVI、ATSAVI、 MSAVI、SAVI2、SAVI3、SAVI4 等改進(jìn)模型。小結(jié)：上

5、述幾種VI均受土壤背景的影響大。植被非完全覆蓋時(shí)，土壤背景影響較大五、GVI 綠度植被指數(shù)，k-t變換后表示綠度的分量。1、通過(guò)k-t變換使植被與土壤的光譜特性分離。植被生長(zhǎng)過(guò)程的光譜圖形呈所謂的“穗帽"狀,而土壤光譜構(gòu)成一條土壤亮度線，土壤的含水量、有機(jī)質(zhì)含量、粒度大小、礦物成分、表面粗糙度 等特征的光譜變化沿土壤亮度線方向產(chǎn)生。2、kt變換后得到的第一個(gè)分量表示土壤亮度，第二個(gè)分量表示綠度，第三個(gè)分量隨傳感器不同而表達(dá)不同的含義。如，MSS的第三個(gè)分量表示黃度，沒(méi)有確定的意義；TM的第三個(gè)分量表示濕度。3、第一二分量集中了 >95%的信息，這兩個(gè)分量構(gòu)成的二位圖可以很好的反

6、映出植被和土壤 光譜特征的差異。4、GVI是各波段輻射亮度值的加權(quán)和，而輻射亮度是大氣輻射、太陽(yáng)輻射、環(huán)境輻射的綜合 結(jié)果，所以GVI受外界條件影響大。六、PVI垂直植被指數(shù)，在 R-NIR的二為坐標(biāo)系內(nèi)，植被像元到土壤亮度線的垂直距離。 PVI=(S R-VR)2+(SNIR-VNIR)2)1/2 , S 是土壤反射率，V 是植被反射率。1、較好的消除了土壤背景的影響，對(duì)大氣的敏感度小于其他VI2、PVI是在R-NIR二位數(shù)據(jù)中對(duì)GVI的模擬，兩者物理意義相同3、PVI=(DNnir-b)cosq-DNr 'sinq , b是土壤基線與 NIR截距，q是土壤基線與 R的夾角。七、其他

7、1、根據(jù)具體情況改進(jìn)型：如 MSS 的 DVI = B4-aB2 , PVI=(B4-aB2-b)/(1+a2)1/2 , SARVI = B4/(B2+b/a) ; RDVI=(NDVI DVI)1/2 等2、應(yīng)用于高光譜數(shù)據(jù)的 VI,如CARI(葉綠素吸收比值指數(shù))和 CACI (葉綠素吸收連續(xù)區(qū)指 數(shù))等VI劃分典型代表特點(diǎn)，戔性DVI低LAI時(shí)，效果較好；LAI增加愛(ài)時(shí)對(duì)土壤背景敏感比值型NDVI、RVI增強(qiáng)了 土壤與植被的反射對(duì)比，直型PVI低LAI時(shí)，效果較好；LAI增加愛(ài)時(shí)對(duì)土壤背景敏感歸一化差值植被指數(shù)NDVI是植被遙感中應(yīng)用最為廣泛的指數(shù)之一，但它受土壤背景等因素的干擾 比較強(qiáng)烈.結(jié)合實(shí)測(cè)的土壤數(shù)據(jù)以及公式推導(dǎo)、PROSAIL模型模擬等方法分析了這種影響.首先，假 定與土壤線性混合且葉片呈水平分布的植被冠層，根據(jù)土壤與植被分別在紅光、近紅外波段處的反射率值、植被覆蓋度等參數(shù)，利用公式推導(dǎo)了土壤背景對(duì)不同覆蓋度下冠層 NDVI的影響.其次，利用 PROSAIL冠層光譜模擬模型，模擬分析了土壤背景對(duì)不同LAI下冠層NDVI的影響.分析的結(jié)果表 明:LAI越小,土壤背景的影響越大；暗土壤背景下的冠層