遙感課件(精華版)

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)的關(guān)系植被遙感應(yīng)用植物內(nèi)部所含的色素、水分以及它的結(jié)構(gòu)等控制著植物特殊的光譜響應(yīng)。植被在生長發(fā)育的不同階段（從發(fā)芽-生長-衰老），內(nèi)部成分結(jié)構(gòu)及外部形態(tài)特征均會發(fā)生變化。

植被遙感——植物專題信息的提取，利用植被指數(shù)進行植被宏觀監(jiān)測以及生物量估算-包括農(nóng)作物估產(chǎn)、森林蓄積量估算等。第一節(jié)植被遙感原理一、葉片和植被植被結(jié)構(gòu)是隨著植物的種類、生長階段、分布方式的變化而變化的。

定量遙感中大致分為水平均勻植被（連續(xù)植被，如草地、生長茂盛農(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——植物與光的相互作用出發(fā)，植被結(jié)構(gòu)主要指植物葉子的形狀、大小以及幾何與外部結(jié)構(gòu)（成層現(xiàn)象、覆蓋度等）植物遙感依賴于對植物葉子和植被冠層光譜特性的認(rèn)識。植被結(jié)構(gòu)可通過一組特征參數(shù)來描述和表達。

如葉面積指數(shù)LAI（單位地表面積上方植物單葉面積的總和）、葉面積體密度FAVD（某一高度上單位體積內(nèi)葉面積的總和）二、植物的光譜特征近紅外波段——反射■植物反射受葉內(nèi)復(fù)雜葉腔結(jié)構(gòu)和多次散射、透射、重復(fù)反射影響。見圖熱紅外、微波——發(fā)射近紅外遙感器太陽光葉層近紅外透射光50-60%地面植物冠層的多次反射葉層葉層藍綠紅二、植物的光譜特征近紅外波段——反射■植物反射受葉內(nèi)復(fù)雜葉腔結(jié)構(gòu)和多次散射、透射、重復(fù)反射影響。見圖

※植物的生長、發(fā)育或受病蟲害脅迫狀態(tài)或水分虧缺狀態(tài)不同，葉片的光譜特性變化。在近紅外的反射變化更為明顯。■意義：植物/非植物區(qū)分、不同植被類型識別、植物長勢監(jiān)測熱紅外、微波——發(fā)射■熱紅外發(fā)射特征，遵循普朗克黑體輻射定律，與植物溫度相關(guān)。

※植物不是黑體，發(fā)射率是隨植物類別、水分含量等不同

健康植物：0.96-0.99，常取0.97-0.98

干植物：0.88-0.94

■微波輻射特征，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)射特征（熱紅外和微波）是光學(xué)反射遙感數(shù)據(jù)的補充?！凹t邊”是指紅光區(qū)外葉綠素吸收減少部位（約<0.7μm）到近紅外高反射率（>0.7μm）之間，健康植物的光譜響應(yīng)陡然增加（亮度增加約10倍）的這一窄條帶區(qū)。植物光譜的“紅邊”紅移“紅移”

作物快成熟時，葉綠素吸收邊（即紅邊）向長波方向移動。

紅移量隨植物類型而變化。

“紅移”出現(xiàn)的原因雖很復(fù)雜，重要原因是由于作物成熟葉綠素a大量增加（葉黃素代替葉綠素）所致?！凹t移”應(yīng)用：很多營養(yǎng)脅迫條件下均能產(chǎn)生程度不一的“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的相關(guān)性，有可能利用“紅移“大小建模診斷缺素種類及程度。第二節(jié)植被指數(shù)植被指數(shù)的概念

植被指數(shù)的種類

運用多光譜遙感數(shù)據(jù)經(jīng)分析運算（加、減、乘、除等線性或非線性組合方式）產(chǎn)生某些對植被長勢、生物量等有一定指示意義的數(shù)值。植被指數(shù)中，通常選用綠色植物（葉綠素引起的）強吸收的可見光紅波段和對綠色植物（葉內(nèi)組織引起的）高反射的近紅外波段。一、植被指數(shù)的概念1）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)的種類可見光紅波段（R）與近紅外波段(NIR)對植物光譜響應(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、葉綠素含量相關(guān)性高，用于估算和監(jiān)測綠色植物生物量。RVI對大氣狀況很敏感，大氣效應(yīng)會大大降低它對植被檢測的靈敏度，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。3）差值植被指數(shù)DVI

4）纓帽變換中的綠度植被指數(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

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

植被指數(shù)與葉綠素含量的關(guān)系：

植被指數(shù)與植被蓋度的關(guān)系：

植被指數(shù)與葉面積指數(shù)的關(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相關(guān)系數(shù)很高，成非線性函數(shù)關(guān)系。A、B、C為經(jīng)驗系數(shù)。A由植物本身光譜反射確定B與葉傾角、觀測角相關(guān)C取決于葉子對輻射的衰減，衰減成非線性的指數(shù)函數(shù)關(guān)系。植被指數(shù)與葉綠素含量的關(guān)系：葉綠素濃度模型：對于小麥最佳對于大豆最佳植被指數(shù)與植被蓋度的關(guān)系：

植被蓋度：植被冠層的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:傳感器測的反射輻射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RVI、NDVI與植土比分別成指數(shù)和冪函數(shù)關(guān)系。遙感測量植被覆蓋度方法：回歸模型法、植被指數(shù)與像元分解模型法。回歸模型法：是通過對遙感數(shù)據(jù)的某一波段、波段組合或利用遙感數(shù)據(jù)計算出的植被指數(shù)與植被覆蓋度進行回歸,建立經(jīng)驗?zāi)Ｐ?并利用空間外推模型求取大范圍區(qū)域的植被覆蓋度。植被指數(shù)法：此法是在分析植被光譜信息特征的基礎(chǔ)上,選取與植被覆蓋度具有良好相關(guān)關(guān)系的植被指數(shù),通過建立植被指數(shù)與植被覆蓋度的轉(zhuǎn)換關(guān)系,進而估算植被覆蓋度的一種方法。在不同的區(qū)域針對不同的植被,植被指數(shù)法中采用的植被指數(shù)不同。2005年植被覆蓋度分級圖NDVI=（近紅外-紅光波段）/（近紅外+紅光波段）對于TM：（TM4-TM3）/(TM4+TM3)NDVI0:裸土或無植被覆蓋區(qū)域NDVI值NDVIg:全植被所覆蓋像元NDVI值，純植被像元NDVI值。植被覆蓋與水土流失之間存在十分密切的關(guān)系，