实习一 植被覆盖度计算

三、实习仪器与数据
TM_20060504：南京地区 2006 年 5 月 4 日的 Landsat TM 数据 TM_20060504：TM_20060504 的头文件 四、实习步骤 1、计算 NDVI 主菜单 Transform > NDVI，在打开的 NDVI 计算窗口中选择 TM_20060504 数据，Input File Type 选择 Landsat TM，计算得到 NDVI 空间分布图。 2、确定 NDVIv 和 NDVI0 值 在 Availabel Bands List 窗口中右键点击 NDVI 数据， 在弹出的右键菜单中选 择 Quick Stats，对 NDVI 数据进行统计分析，在统计结果窗口中可以看到 NDVI 的直方图和累计直方图。在累计直方图中查找 5%和 95%频率的 NDVI 值，分别 约为-0.194 和 0.425。因此 NDVI0=-0.194， NDVIv=0.425。 3、计算植被覆盖度 主菜单 Basic Tools > Band Math， 在波段运算窗口输入植被覆盖度计算公式：
ε = 0.995 水 体
大气透过率计算公式：
τ = 1.031412 − 0.11536 ⋅ w
式中，w 为水汽含量 大气平均作用温度计算公式： Ta = 19.2704 + 0.91118 ⋅ T0 式中，Ta 和 T0 单位均为 K。 Landsat TM 亮度温度的计算公式为：
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二、原理与方法
本实习采用覃志豪的单窗算法反演地表温度，单窗算法的具体形式为： Ts = [a ⋅ (1 − C − D) + (b ⋅ (1 − C − D) + C + D) ⋅ T6 − D ⋅ Ta ] / C 式中，Ts 为地表温度，a 和 b 为经验系数（a=-67.35535，b=0.458608） ，T6 为 TM6 的亮度温度(K)，Ta 为大气平均作用温度(K)，C 和 D 为中间参数，计算 公式如下：
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的地表温度。
5、热环境分析 Image 窗口菜单 Tools > Color mapping > Density Slice，运用密度分割将地表 温度分为若干个不同的热岛等级：小于 18℃为热岛强度最低一级，大于 38℃为 热岛强度最高一级，中间以 4℃为一级等间距划分为 5 级，并修改每一个密度分 割等级的色彩， 使其从冷色到暖色调变化，最终得到总共包含 7 个热岛强度级别 的南京市热岛强度空间分布图。
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(b1+0.194)/(0.425+0.194)，将变量 b1 赋给 NDVI。计算得到初步结果，但是并没 有完成整个工作。因为该结果中有 5%像元的 NDVI 值小于-0.194，这部分像元 的植被覆盖度计算结果为负值， 需要通过掩膜操作将这部分像元的植被覆盖度值 修改为 0；同样需要将 5%NDVI 值大于 0.425 的像元植被覆盖度值修改为 1。 主菜单 Basic Tools > Masking > Build Mask，在掩膜定义窗口中设置掩膜生 成条件为 NDVI>-0.194， 生成掩膜， 该掩膜保留所有 NDVI 值大于-0.194 的像元。 然后 Apply Mask， 将掩膜应用于计算得到的植被覆盖度数据， 注意在 Apply Mask Parameters 窗口中将 Mask Value 设为 0，这样可将所有掩掉的像元值修改为 0。 通过这一步操作实现了将所有 NDVI 值小于-0.194 的像元植被覆盖度值修改为 0， 然后类似操作将 NDVI 值大于 0.425 的像元植被覆盖度值修改为 1，注意的是 Apply Mask Parameters 窗口中将 Mask Value 需要设为 1。 最终得到植被覆盖度空 间分布图。
实习一
一、实习目的
植被覆盖度计算
根据 Landsat TM 数据计算植被覆盖度
二、原理与方法
植被覆盖度指单位面积内植被的垂直投影面积所占比例，通常根据 NDVI 采 用像元二分二分法进行计算。计算公式如下：
fv = NDVI − NDVI 0 NDVI v − NDVI 0
NDVI 为像元 NDVI 值，fv 为像元的植被覆盖度，NDVIv 和 NDVI0 分别为植 被覆盖部分和非植被覆盖部分的 NDVI 值。 NDVIv 和 NDVI0 这两个参数值的确定是关键， 将直接影响到植被覆盖度估算 结果。在实际工作中因缺少大面积地表实测数据作参考，所以通常对 NDVI 统 计直方图给定置信区间， 求该区间内的最小和最大值来作为 NDVI0 和 NDVIv 值， 或者取 5%和 95%频率的 NDVI 值作为 NDVI0 和 NDVIv 值。本文采用后一种取 值方法。
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6、完成实习报告 要求包括实习目的、 亮温和比辐射率等参数的计算过程、单窗算法的具体实 现过程、南京市热环境的分析。
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T6 =
K2 ln(1 + K1/ L)
式中，K1、K2 为系数（K1=607.76，K2=1260.56） ，L 为辐射亮度，计算公 式如下： L=0.055158*DN+1.2378 式中，DN 值为 TM6 波段的灰度值。
三、实习仪器与数据
njtm：南京地区 TM 数据 njtm.hdr ：njtm 的头文件 卫星过境时南京地区水汽含量为 2.49g/cm2，气温 21℃ 四、实习步骤 1、辐射定标与亮温计算 主菜 单 Basic Tools > Band Math ，在 波段运 算 窗口输入 辐射 定 标 公式 0.055158*b1+1.2378：将变量 b1 赋给 Band6，得到辐亮度数据。 然后输入公式：1260.56/alog(1+607.76/b1)，将变量 b1 赋给辐亮度数据，计 算得到亮度温度。 2、地表比辐射率计算 首先计算出 NDVI，然后在波段运算窗口输入公式：1.0094+0.047*alog(b1)， 然后分别运用掩膜操作将 NDVI 小于 0.157 以及大于 0.727 的像元的地表比辐射 率修改为 0.923 和 0.994，具体操作步骤可参考试验一中的类似部分。 根据 NDVI 设置一个阈值将水体提取出来，比如取阈值为-0.07 生成掩膜， 该掩膜保留所有非水体像元，即 NDVI 值大于等于-0.07 的像元。应用该掩膜， 将所有水体像元的比辐射率值修改为 0.995。 3、大气透过率和大气平均作用温度计算 将卫星过境时南京地区水汽含量及气温代入计算方程，计算得到大气透过率 和大气平均作用温度分别为 0.7442 和 287.294K。 4、地表温度反演 首先根据大气透过率、 地表比辐射率等通过波段运算计算出中间参数 C、 D， 然后将单窗算法公式输入波段运算工具，分别代入各个参数，计算得到南京地区
4、完成实习报告
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Fra Baidu bibliotek
要求包括实习目的、 植被覆盖度计算方法思路、 植被覆盖度计算的具体步骤、 并对植被覆盖度空间分布图进行分析。
实习二 城市热环境分析
一、实习目的
基于 Landsat TM 数据反演地表温度，在此基础上对城市热环境进行分析。
C = τ ⋅ε
D = (1 − τ ) ⋅ [1 + τ ⋅ (1 − ε )]
式中，τ为大气透过率，ε为地表比辐射率。
比辐射率计算公式： NDVI < 0.157 0.923 ε = 1.0094 + 0.047 ⋅ ln NDVI 0.157 ≤ NDVI ≤ 0.727 NDVI > 0.727 0.994