基于植被指数NDVI的遥感信息提取马春林

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
信息科技
中国高新技术企业
基 于 植 被 指 数 NDVI 的 遥 感 信 息 提 取
文 / 马春林
【摘 要 】 本 文 在 介 绍 了 植 被 指 数 概 念 的 基 础 上 阐 述 了 NDVI 的 特 征 及 优 势 , 重 点 论 述 了 利 用 遥 感 软 件 ER - DAS IMAGINE 提 取 NDVI 的 过 程 , 并 讨 论 了 在 此 过 程 中 需 要 注 意 的 问 题 。 【关 键 词 】 植 被 指 数 NDVI ER DAS IMAGINE
(下 转 120 页 )
- 114-
信息科技
中国高新技术企业
车的油耗情况; 二是数据准确, 系统能够真实地记录车辆行驶公里 数 、每 一 时 段 的 油 料 消 耗 , 以 及 每 次 加 油 情 况 , 从 而 堵 塞 了 一 些 油 料 管 理 漏 洞 ; 三 是 自 动 化 程 度 高 , 可 在 线 实 时 形 成 各 类 数 据 表 、数 据 曲 线 , 直 观 地 显 示 , 利 于 查 找 、分 析 问 题 , 从 而 改 变 了 油 料 的 管 理 机 制 , 提高了工作效率。
(1)使 用 遥 感 处 理 软 件 打 开 遥 感 图 像 。 (2)依 据 植 被 指 数 公 式 , 对 图 像 不 同 波 段 进 行 波 段 计 算 。 (3)生 成 植 被 指 数 影 像 文 件 。 3.2 植被指数提取中存在的问题 在 计 算 归 一 化 植 被 指 数 NDVI 时 , 此 时 若 采 用 NDVI 公 式 直 接 进 行 波 段 计 算 , 如 果 NIR +RED( 近 红 外 波 段 + 红 波 段 ) 的 值 为 零 时 , 对 这 些点的计算就会产生结果溢出的现象。此类情况在干旱区植被覆盖 度 较 低 的 遥 感 影 像 处 理 中 较 为 常 见 。生 成 NDVI 植 被 指 数 影 像 图 时 , 如果不进行适当处理, 在对生成的植被指数影像文件分析判读时, 就会与实测数据产生很大的误差。计算结果的精度就无法保证。 3. 3 在 ER DAS IMAGINE 中 提 取 植 被 指 数 NDVI ERDAS IMAGINE 遥 感 软 件 中 的 Modeler 是 一 个 面 向 目 标 的 图 形 模型语言, 用户可据此设计出高级的空间分析模型, 实现复杂的分 析和处理功能, 整个过程只需用其提供的工具栏在窗口中绘出模型 的 流 程 图 、指 定 流 程 图 的 意 义 、所 用 参 数 等 , 即 可 完 成 模 型 的 设 计 , 无 需 进 行 具 体 而 复 杂 的 编 程 过 程 。ERDAS IMAGINE 为 用 户 提 供 了 高 层次的设计工具和手段, 同时可使用户将更多的精力集中在专业领 域 的 研 究 (图 1 就 是 利 用 ERDAS 的 Modeler 绘 制 的 NDVI 计 算 的 模 型)。 ERDAS IMAGINE 的 模 块 编 辑 器 非 常 适 合 用 户 使 用 , 只 需 在 工 具 栏上点击所需的功能框, 然后再在模块编辑窗中点击, 便可生成相 应 的 功 能 图 标 。 双 击 功 能 图 标 后 便 可 进 行 流 程 控 制 、 公 式 编 辑 、输 入 /输出等操作。 利 用 ERDAS IMAGINE 的 图 像 处 理 中 的 条 件 判 断 功 能 , 对 影 像 各 运算波段中的值采取逻辑判断处理, 即对植被指数波段运算公式中 分母值为零的情况特殊处理, 以避免运算结果产生溢出的情况。在 ERDAS IMAGINE 的 Modeler 的 波 段 运 算 中 , 采 用 以 下 语 句 : EITHER< argl > IF (< test > )OR < arg2> OTHERWISE 此 语 句 的 语 法 描 述 是 : 如 果 测 试 条 件 <test > 成 立 , 则 返 回 <argl > 的 值 . 如 果 条 件 <test > 不 成 立 , 则 返 回 <arg2 > 的 值 。 在 ERDAS 中 提 取 归 一 化 植 被 指 数 NDVI 的 处 理 过 程 如 下 : (1 )打 开 模 块 编 辑 器 (Modeler Maker)进 行 图 像 模 块 编 辑 。 (2)根 据 图 1 所 示 的 模 块 , 点 击 模 块 工 具 栏 绘 制 流 程 图 。
多 学 者 在 研 究 中 都 对 使 用 NDVI 估 算 植 被 覆 盖 度 的 方 法 作 了 检 验 。 3 NDVI 植 被 指 数 信 息 提 取 3.1 植被指数提取方法 植被指数提取的方法很多, 最为常用的一种方法是通过遥感影
像处理软件对遥感影像不同波段进行处理, 从而得到各类植被指 数 。本 文 研 究 选 取 的 Landsat / TM 遥 感 影 像 , 共 有 7 个 波 段 , 其 中 TM3 (波 长 0 .63 ~0 .69gm) 为 红 外 波 谱 段 , 为 叶 绿 素 主 要 吸 收 波 段 ; TM4 ( 波 长 0 .76 ~O.90gm) 为 近 红 外 波 谱 段 , 对 绿 色 植 被 的 差 异 敏 感 , 为 植 被 通 用 波 段 。 归 一 化 植 被 指 数 NDVI 的 定 义 是 :
总 之 , 通 过 GPS 系 统 的 试 点 , 实 现 了 实 时 监 控 车 辆 里 程 和 油 料 消耗, 及时准确统计数据, 建立了科学的消耗定额机制, 加强各个油 料管理环节, 杜绝了非正常消耗, 有效地降低运营成本, 提高了企业 经济效益。
(作者单位系大庆油田公共汽车公司)
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Hale Waihona Puke Baidu!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
NDVI=(NIR- R)/ (NIR+R) (其 中 NIR 代 表 近 红 外 波 段 , R 代 表 红 波 段 )要 计 算 NDVI , 就 是 在 遥 感 处 理 软 件 中 , 计 算 近 红 外 波 段 与 红 波 段之差, 再除以两个波段之和。利用遥感影像处理软件提取植被指 数流程一般为:
1 植被指数概况 植 被 指 数 是 对 地 表 植 被 活 动 的 简 单 、有 效 和 经 验 的 度 量 。 将 两 个(或多个)光谱观测通道组合可得到植被指数, 这一 指 数 在 一 定 程 度上反映着植被的演化信息。通过大量地物光谱波段测量研究分析 发 现 , 植 被 红 光 波 段 0 .55 - 0 .68μm 有 一 个 强 烈 的 吸 收 带 , 它 与 叶 绿 素 密 度 成 反 比 ; 而 近 红 外 波 段 0 .725 - 1 .1μm 有 一 个 较 高 的 反 射 峰 , 它 与 叶 绿 素 密 度 成 正 比 。 因 此 , 通 常 使 用 红 色 可 见 光 通 道 (0.6 - 0 .7μm)和 近 红 外 光 谱 通 道 (0 .7 — 1 .1μm)的 组 合 来 设 计 植 被 指 数 。 这 两 个 波 段 的 比 值 和 归 一 组 合 与 植 被 的 叶 绿 素 含 量 、叶 面 积 及 生 物 量 密切相关, 所以植被指数便成为植被生态研究领域的基础。 植被指数按不同的监测方法和计算方法又可分为多种多样的 植 被 指 数 。 常 用 的 有 : 归 一 化 植 被 指 数 NDVI ; 垂 直 植 被 指 数 PVI ; 比 值 植 被 指 数 RVI ; 消 除 土 壤 影 响 的 植 被 指 数 SAVI 和 全 球 植 被 指 数 GVI 等 。 其 中 , NDVI 则 是 使 用 最 广 泛 , 效 果 也 较 好 的 一 种 。 2 植 被 指 数 NDVI 的 优 势 NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) 归 一 化 植 被 指 数 , 又称标准化植被指数, 在使用遥感图像进行植被研究以及植物物候 研究中得到广泛应用, 它是植物生长状态以及植被空间分布密度的 最 佳 指 示 因 子 , 与 植 被 分 布 密 度 呈 线 性 相 关 。 实 验 表 明 , NDVI 对 土 壤 背 景 的 变 化 较 为 敏 感 ; 它 是 单 位 像 元 内 的 植 被 类 型 、覆 盖 形 态 、生 长状况等的综合反映, 其大小取决于植被覆盖度和叶面积指数等要 素 ; NDVI 对 植 被 盖 度 的 检 测 幅 度 较 宽 , 有 较 好 的 时 相 和 空 间 适 应 性, 因此应用较广。 NDVI 长 期 以 来 被 用 来 监 测 植 被 变 化 情 况 , 也 是 遥 感 估 算 植 被 覆 盖 度 研 究 中 最 常 用 的 植 被 指 数 。如 Dymond 等 使 用 NDVI 植 被 指 数 研 究 新 西 兰 退 化 草 地 的 植 被 覆 盖 度 , (Dymond , etal , 1992 ); Wittich 和 Hansing 的 研 究 成 果 肯 定 了 NDVI 对 植 被 覆 盖 度 的 指 示 作 用 (Wit- tich , Hansing,1995 ); Purevdorj 等 通 过 各 植 被 指 数 与 植 被 覆 盖 度 进 行 二 次 多 项 式 回 归 , 表 明 TSAVI 与 NDVI 可 以 最 好 的 估 算 大 范 围 的 草 地 植 被 覆 盖 度 ( Purevdorj ,etal ,1998 ); Leprieur 等 检 验 了 NDVI, MSAVI 与 GEMI 在 估 算 植 被 覆 盖 度 方 面 的 能 力 , 结 果 表 明 在 监 测 低 植 被 覆 盖 度 时 NDVI 与 GEMI 的 效 果 比 较 好 , 随 着 植 被 覆 盖 度 的 增 加 , NDVI 与 MSAVI 对 于 植 被 覆 盖 度 的 测 量 要 优 于 GEMI ( Leprieur , etal ,2000 ); Bradley 为 测 量 高 草 草 原 的 植 被 覆 盖 度 , 分 别 研 究 了 NDVI, N*2 , SAVI 三 个 植 被 指 数 与 植 被 覆 盖 度 的 关 系 , 结 果 表 明 NDVI 与 N*z 都 与 植 被 覆 盖 度 有 良 好 的 相 关 性 (Bradley, 2002 ); Qi J 等 建 立 了 NDVI 估 算 植 被 覆 盖 度 的 模 型 , 并 使 用 了 三 种 数 据 :Landsat TM,SPOT4 VEGETATION 与 机 载 数 据 对 该 模 型 进 行 了 检 验 , 认 为 该 模 型 适 用 于 不 同 分 辨 率 遥 感 数 据 对 植 被 覆 盖 度 的 估 算 (Qi J,etal , 2000 ); Zeng 等 用 NDVI 估 测 了 全 球 的 植 被 覆 盖 度 (Zeng,etal ,2000 )。 综 上 所 述 , NDVI 在 植 被 指 数 中 所 占 居 着 非 常 重 要 的 位 置 , 它 主 要 具 有 以 下 几 方 面 的 优 势 (罗 修 岳 等 , 1994 ): 1) 植被检测灵敏度较高; 2) 植被覆盖度的检测范围较宽; 3) 能消除地形和群落结构的阴影和辐射干扰; 4) 削弱太阳高度角和大气所带来的噪音。 NDVI 是 用 于 监 测 植 被 变 化 的 最 经 典 植 被 指 数 (QiJ, 2000 ), 有 许
3 、通 过 GPS 的 应 用 , 加 强 油 料 试 点 的 管 理 , 使 单 车 核 算 考 核 更 准确, 实现数据动态管理, 科学量化, 不仅降低了油料消耗, 节约企
业 成 本 , 也 减 少 了 废 气 排 放 。降 低 了 设 备 的 全 寿 命 周 期 费 用 , 提 高 了 设备运转效益, 充分发挥设备的效能。
相关文档
最新文档