ENVI下 地表植被覆盖度计算 ——以烟台芝罘区为例

芝罘区植被覆盖度的遥感估算

研究目的：

根据landsat5号行数据，计算出归一化植被指数NDVI来估算烟台芝罘区植被覆盖度，研究芝罘区地表植被覆盖状况。

原理与方法：

➢NDVI——归一化植被指数

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，或两个波段反射率的计算。

1．NDVI的应用：检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等；

2．-1<=NDVI<=1，负值表示地面覆盖为云、水、雪等，对可见光高反射；0表示有岩石或裸土等，NIR和R近似相等；正值，表示有植被覆盖，且随覆盖度增大而增大

3．NDVI的局限性表现在，用非线性拉伸的方式增强了NIR和R的反射率的对比度。对于同一幅图象，分别求RVI和NDVI时会发现，RVI 值增加的速度高于NDVI增加速度，即NDVI对高植被区具有较低的灵敏度；

4．NDVI能反映出植物冠层的背景影响，如土壤、潮湿地面、雪、枯叶、粗糙度等，且与植被覆盖有关

➢目前已经发展了很多利用遥感测量植被覆盖度的方法，较为实用

的方法是利用植被指数近似估算植被覆盖度，常用的植被指数为NDVI。下面是李苗苗等在像元二分模型的基础上研究的模型：VFC = (NDVI - NDVIsoil)/ ( NDVIveg - NDVIsoil) （1）

其中, NDVIsoil 为完全是裸土或无植被覆盖区域的NDVI值，NDVIveg 则代表完全被植被所覆盖的像元的NDVI值，即纯植被像元的NDVI值。两个值的计算公式为：

NDVIsoil=（VFCmax*NDVImin- VFCmin*NDVImax）/( VFCmax- VFCmin) （2）

NDVIveg=（(1-VFCmin)*NDVImax- (1-VFCmax)*NDVImin）/( VFCmax- VFCmin) （3）

利用这个模型计算植被覆盖度的关键是计算NDVIsoil和NDVIveg。

这里有两种假设：

1）当区域内可以近似取VFCmax=100%，VFCmin=0%。

公式（1）可变为：

VFC = (NDVI - NDVImin)/ ( NDVImax - NDVImin) （4）NDVImax 和NDVImin分别为区域内最大和最小的NDVI值。由于不可

避免存在噪声，NDVImax 和NDVImin一般取一定置信度范围内的最大值与最小值，置信度的取值主要根据图像实际情况来定。

2）当区域内不能近似取VFCmax=100%，VFCmin=0%

当有实测数据的情况下，取实测数据中的植被覆盖度的最大值和最小值作为VFCmax和 VFCmin，这两个实测数据对应图像的NDVI作为NDVImax 和NDVImin。

当没有实测数据的情况下，取一定置信度范围内的NDVImax 和NDVImin。VFCmax和 VFCmin根据经验估算。

➢植被覆盖度分级标准

裸地 <10%

低覆盖 10%-30%

中低覆盖30%-45%

中覆盖45%-60%

高覆盖>60%

实现流程：

➢数据准备

●Landsat 5 行列号为119 34 烟威地区遥感影像

●烟台芝罘区矢量图

➢数据预处理

●辐射定标

●大气校正

●研究区裁剪

➢植被覆盖度计算

●NDVI计算

选择Transform->NDVI，利用TM影像计算NDVI。

NDVI计算结果统计

选择Basic Tools->Statistics ->Compute Statistics，在文件选择对话框中，利用研究区地区的矢量数据生成的ROI 建立一个掩膜文件。

由于-1< NDVI < 1 ，而研究区内NDVI统计结果存在小于-1

的点，存在异常点数据，需要进行处理

异常点数据处理

通过波段运算，在在bandmath中输入表达式:b1>(-1)

通过波段运算,这样小于-1的会变成-1

在统计结果中，最后一列表示对应NDVI值的累积概率分布。我们分别取累积概率为5%和90%的NDVI值作为NDVImin 和NDVImax。这里得到：

NDVImax= 0.802509 NDVImin= 0.166769

根据公式（4），我们可以将整个地区分为三个部分：当NDVI 小于0.166769，VFC取值为0；NDVI大于0.802509，VFC取值为1；介于两者之间的像元使用公式（4）计算。利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math，在公式输入栏中输入：(b1 lt 0.166769)*0+(b1 gt 0.802509)*1+(b1 ge

0.166769 and b1 le 0.802509)*

((b1-0.166769)/(0.802509-0.166769))

b1：选择NDVI图像

得到一个单波段的植被覆盖度图像文件，像元值表示这个像元内的平均植被覆盖度，在Display显示。

图上颜色越暗，植被覆盖度越接近于0，黑色区域植被覆盖度=0

图上颜色越亮，植被覆盖度越接近于1，白色区域植被覆盖度=1

选择Tools->Color Mapping->Density Slice（密度分割），根据计算得出的覆盖度统计结果划分10个区间，分别为每个区间设置一定的颜色，单击Apply得到芝罘区的植被覆盖图。

结果分析：

依据植被覆盖度分级标准，结合研究区植被覆盖度统计结果，研究区植被覆盖度小于0.450980 的累积概率为%16.8978，相反，研究区植被覆盖度大于0.450980的累积概率为83.1022%。即研究区植