遙感專業(yè)知識(shí)講座

植被遙感

植被遙感原理植被指數(shù)植被指數(shù)與地表參數(shù)關(guān)系植被遙感應(yīng)用1/21植物內(nèi)部所含色素、水分以及它構(gòu)造等控制著植物特殊光譜響應(yīng)。植被在生長(zhǎng)發(fā)育不一樣階段（從發(fā)芽-生長(zhǎng)-衰老），內(nèi)部成份構(gòu)造及外部形態(tài)特性均會(huì)發(fā)生變化。植被遙感——植物專項(xiàng)信息提取，利用植被指數(shù)進(jìn)行植被宏觀監(jiān)測(cè)以及生物量估算-包括農(nóng)作物估產(chǎn)、森林蓄積量估算等。2/21第一節(jié)植被遙感原理一、葉片和植被植被構(gòu)造是伴隨植物種類、生長(zhǎng)階段、分布方式變化而變化。

定量遙感中大體分為水平均勻植被（連續(xù)植被，如草地、生長(zhǎng)茂盛農(nóng)作物）和離散植被（不連續(xù)植被，如稀疏林地、灌叢等）兩種。植物遙感——植物與光互相作用出發(fā)，植被構(gòu)造主要指植物葉子形狀、大小以及幾何與外部構(gòu)造（成層現(xiàn)象、覆蓋度等）植物遙感依賴于對(duì)植物葉子和植被冠層光譜特性結(jié)識(shí)。3/21植被構(gòu)造可通過(guò)一組特性參數(shù)來(lái)描述和體現(xiàn)。

如葉面積指數(shù)LAI（單位地表面積上方植物單葉面積總和）、葉面積體密度FAVD（某一高度上單位體積內(nèi)葉面積總和）4/21二、植物光譜特性近紅外波段——反射■植物反射受葉內(nèi)復(fù)雜葉腔構(gòu)造和數(shù)次散射、透射、反復(fù)反射影響。見(jiàn)圖熱紅外、微波——發(fā)射5/21近紅外遙感器太陽(yáng)光葉層近紅外透射光50-60%地面植物冠層數(shù)次反射葉層葉層藍(lán)綠紅6/21二、植物光譜特性近紅外波段——反射■植物反射受葉內(nèi)復(fù)雜葉腔構(gòu)造和數(shù)次散射、透射、反復(fù)反射影響。見(jiàn)圖

※植物生長(zhǎng)、發(fā)育或受病蟲害脅迫狀態(tài)或水分虧缺狀態(tài)不一樣，葉片光譜特性變化。在近紅外反射變化更為顯著?！鲆饬x：植物/非植物辨別、不一樣植被類型識(shí)別、植物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)熱紅外、微波——發(fā)射7/21■熱紅外發(fā)射特性，遵循普朗克黑體輻射定律，與植物溫度有關(guān)。

※植物不是黑體，發(fā)射率是隨植物類別、水分含量等不一樣

健康植物：0.96-0.99，常取0.97-0.98

干植物：0.88-0.94

■微波輻射特性，能量較低，受大氣干擾小，黑體輻射定律描述。

※微波輻射能量（微波亮度溫度）與植物及土壤水分含量有關(guān)。熱紅外、微波——發(fā)射※植物發(fā)射特性（熱紅外和微波）是光學(xué)反射遙感數(shù)據(jù)補(bǔ)充。8/21“紅邊”是指紅光區(qū)外葉綠素吸取減少部位（約<0.7μm）到近紅外高反射率（>0.7μm）之間，健康植物光譜響應(yīng)陡然增加（亮度增加約10倍）這一窄條帶區(qū)。植物光譜“紅邊”紅移“紅移”作物快成熟時(shí)，葉綠素吸取邊（即紅邊）向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。

紅移量隨植物類型而變化。“紅移”出現(xiàn)原因雖很復(fù)雜，主要原因是由于作物成熟葉綠素a大量增加（葉黃素替代葉綠素）所致。9/21“紅移”應(yīng)用：很多營(yíng)養(yǎng)脅迫條件下均能產(chǎn)生程度不一“紅移”，但在一定條件下（例如，環(huán)境脅迫主要是氮素不足），缺素程度與紅移程度有較好有關(guān)性，有也許利用“紅移“大小建模診斷缺素種類及程度。10/21第二節(jié)植被指數(shù)植被指數(shù)概念

植被指數(shù)種類11/21

利用多光譜遙感數(shù)據(jù)經(jīng)分析運(yùn)算（加、減、乘、除等線性或非線性組合方式）產(chǎn)生某些對(duì)植被長(zhǎng)勢(shì)、生物量等有一定批示意義數(shù)值。植被指數(shù)中，一般選用綠色植物（葉綠素引發(fā)）強(qiáng)吸取可見(jiàn)光紅波段和對(duì)綠色植物（葉內(nèi)組織引發(fā)）高反射近紅外波段。一、植被指數(shù)概念12/211）比值植被指數(shù)RVI：2）歸一化植被指數(shù)NDVI

（地表反照率）（灰度值）

二、植被指數(shù)種類可見(jiàn)光紅波段（R）與近紅外波段(NIR)對(duì)植物光譜響應(yīng)數(shù)值比值。比值植被指數(shù)RVI與葉面積指數(shù)、葉干生物量、葉綠素含量有關(guān)性高，用于估算和監(jiān)測(cè)綠色植物生物量。RVI對(duì)大氣情況很敏感，大氣效應(yīng)會(huì)大大減少它對(duì)植被檢測(cè)敏捷度，因此必須大氣糾正。

NDVI最廣泛，歸一化處理部分消除了輻射影響。云、水、雪，NDVI<0巖石、裸土，NDVI≈0植被覆蓋，NDVI>0，植被覆蓋度越大，NDVI越大。13/213）差值植被指數(shù)DVI

4）纓帽變換中綠度植被指數(shù)GVI

5）垂直植被指數(shù)PVI

S為土壤反射率；V為植被反射率；R為紅波段，NIR為紅外波段

14/21第三節(jié)植被指數(shù)與地表參數(shù)關(guān)系植被指數(shù)與葉面積指數(shù)關(guān)系：

植被指數(shù)與葉綠素含量關(guān)系：

植被指數(shù)與植被蓋度關(guān)系：

15/21植被指數(shù)與葉面積指數(shù)關(guān)系：

10〉葉面指數(shù)〉1，在光譜曲線中，近紅外波段反射率隨葉面指數(shù)增加而增加。NDVI或RVI與葉面指數(shù)LAI有關(guān)系數(shù)很高，成非線性函數(shù)關(guān)系。A、B、C為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。A由植物本身光譜反射確定B與葉傾角、觀測(cè)角有關(guān)C取決于葉子對(duì)輻射衰減，衰減成非線性指數(shù)函數(shù)關(guān)系。16/21植被指數(shù)與葉綠素含量關(guān)系：葉綠素濃度模型：對(duì)于小麥最佳對(duì)于大豆最佳17/21植被指數(shù)與植被蓋度關(guān)系：

植被蓋度：植被冠層垂直投影面積與土壤總面積之比。即植土比。植被蓋度：RV:植被總反射輻射RS:土壤總反射輻射R:傳感器測(cè)反射輻射ρ:植被與土壤混合光譜反射率ρs:純土壤寬波段反射率ρv:純植被寬波段反射率18/21RVI、NDVI與植土比分別成指數(shù)和冪函數(shù)關(guān)系。遙感測(cè)量植被覆蓋度辦法：回歸模型法、植被指數(shù)與像元分解模型法?；貧w模型法：是通過(guò)對(duì)遙感數(shù)據(jù)某一波段、波段組合或利用遙感數(shù)據(jù)計(jì)算出植被指數(shù)與植被覆蓋度進(jìn)行回歸,建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并利用空間外推模型求取大范圍區(qū)域植被覆蓋度。植被指數(shù)法：此法是在分析植被光譜信息特性基礎(chǔ)上,選用與植被覆蓋度具有良好有關(guān)關(guān)系植被指數(shù),通過(guò)建立植被指數(shù)與植被覆蓋度轉(zhuǎn)換關(guān)系,進(jìn)而估算植被覆蓋度一種辦法。在不一樣區(qū)域針對(duì)不一樣植被,植被指數(shù)法中采取植被指數(shù)不一樣。19/212023年植被覆蓋度分級(jí)圖NDVI=（近紅外-紅光波段）/（近紅外+紅光波段）對(duì)于TM：（TM4-TM3）/(TM4+TM3)NDVI0:裸土或無(wú)植被覆蓋區(qū)域NDVI值NDVIg:全植被所覆蓋像元NDVI值，純植被像元NDVI值。20/21植被覆蓋與水土流