定稿第五章植被遥感.pptx
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遥感地学分析
Geography Analysis for Remote Sensing
第5章 植被遥感
.精品课件.
1
.精品课件.
2
主要内容
一、植被遥感原理 二、植被分类 三、植被生态参数 四、植被指数与地表参数的关系 五、中国及中亚地区荒漠化遥感监测研究
.精品课件.
3
一、植被遥感原理
不同类型植物光谱曲线的差异
.精品课件.
13
叶子年龄的增长
随着叶龄的增长，背腹性叶子的叶肉间空隙增多
新叶
成熟叶片
衰老叶片
.精品课件.
14
近红外波段反射率的变化
Biblioteka Baidu
.精品课件.
15
3. 叶片含水量
叶子在1.45μm、1.95μm和2.6~2.7μm处各有一 个吸收谷，这主要是由于叶子的细胞液、细胞膜 及吸收水分子所形成的。
如叶子光谱特性中，可见光谱段受叶子叶绿素含量的 控制
近红外谱段受叶内细胞结构的控制 中红外谱段受叶细胞内水分含量的控制
.精品课件.
32
但是，对于复杂的植被遥感，仅用个别波段或 多个单波段数据分析对比来提取植被信息是相 当局限的。因而往往选用多光谱遥感数据经分 析运算（加、减、乘、除等线性或非线性组合 方式），产生某些对植被长势、生物量等有一 定指示意义的数值——即所谓的“植被指数”。
海拔
2500m以上 2200~2500m 1600m~2200m 1200m~1600m 700m~1200m
植物群落
山地草甸 云松、红桦 华北落叶松、云杉、白桦、杨树 刺槐、蒙古栎、辽东栎、杨 杨、栎树
.精品课件.
26
.精品课件.
27
4. 根据植被冠层形态区分植被
在高分辨率的遥感影像上，根据植被顶部及部 分侧面形状、阴影、群落结构等区分植被类型。
它用一种简单有效的形式来实现对植物状态信 息的表达，以定性和定量地评价植被覆盖、生 长活力及生物量等。
.精品课件.
33
以美国陆地卫星Landsat TM传感器获取的遥 感数据为例，植被指数就是由第三波段的红 光波段（Red）和第四波段的近红外波段进行 运算而得到可以表征植被状况的植被指数。
病害及估产。
.精品课件.
6
（二）影响植被叶片光谱的因素
1. 叶绿素
植被叶子中含有 多种色素，如叶 青素、叶红素、 叶绿素等，在可 见光范围内，其 反射峰值落在相 应的波长范围内 。
.精品课件.
7
叶绿素a和叶绿素b导致以0.45μm和0.67μm为中心形成两 个强烈的吸收带。
.精品课件.
8
不同生长状态的橡树叶子 .精品课件. 不同橡树叶子的反射特性9
不同种类的植物有不同的适宜生态条件，如温度、 水分、土壤、地貌等。
比如：（我国北方山坡的阴阳面差异性）
山地阴坡---易生长适应温度变化不大，湿度较大的环 境的生物
山地阳坡---易生长适应温度变化不大，湿度要求不高 的环境的生物
.精品课件.
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同一地理环境植被的垂直分带性
（以山西省太原以南地区植物的垂直分带性为例）
20
2. 根据植物的物候差异来区分植物
冬季多数植物凋零----长年常绿植被 同种植被在不同季节的波谱特征差异 不同植物生长期的不同，光谱特征也有差异
.精品课件.
21
植物季节性规律
.精品课件.
22
各种作物的生 长期和收获期 的差异
.精品课件.
23
.精品课件.
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3. 根据植物的生态条件的不同来区分植被
.精品课件.
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4. 植被覆盖度
.精品课件.
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一般而言，植 被覆盖程度越 大，光谱特征 形态受背景下 垫面的影响越 小
.精品课件.
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二、不同类型植被区分
植被具有典型的波谱特征，将其余其它典型地 物，如人工建筑、裸土、水域等区分容易，但 对植被类型划分却有一定难度。
不同植被类型，因组织结构、季相、生态条件 等不同而具有不同的光谱特征和冠层形态特征。 如：
其影像色调比针叶林浅，一般呈灰色或浅灰色颗粒状 或粗圆粒状图型，在秋季影片上，不同树种的树冠颜 色有较大差异，因而形成色调混杂的影像。
（3）针阔混交林
.精品课件.
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（4）灌丛
多呈密集的细粒状结构，色调浅灰，因其覆盖度 比森林低，又有植株阴影，故多呈均匀的浅色或 灰色色调。
.精品课件.
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三、植被生态参数
植被指数是遥感领域中用来表征地表植被覆盖， 生长状况的一个简单、有效的度量参数。
随着遥感技术的发展，植被指数在环境、生态、 农业等领域有了广泛的应用。
随着人们对于全球变化研究的深入，以遥感信息 推算区域尺度乃至全球尺度的植被指数日益成为 令人关注的问题。
.精品课件.
31
植被指数的概念
遥感图像上的植被信息，主要通过绿色植物叶子 和植被冠层的光谱特性及其差异、变化而反映的， 不同光谱通道所获得的植被信息可与植被的不同 要素或某种特征状态有各种不同的相关性，
植被遥感不仅依赖于对单张植物叶片的光谱特性的 认识，还需要进一步认识植被冠层的光谱特性。
（一）单张叶片光谱特性
单张叶片分为表皮 、叶脉和叶肉组成
.精品课件.
4
单张叶片的反射、吸收和透射特性
反射辐射
入射辐射-散射辐射=吸收辐射，用于增加植物体温和光合作用
.精品课件.
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植物叶片的反射、透射和吸 收特性随种类、生长期、病 害及入射波长不同而变化， 故可依据此识别植被、诊断
2. 叶子的组织构造
绿色植物的叶子是由上表皮、叶绿素颗粒组成的栅 栏组织和多孔薄壁细胞组织（海绵组织）构成的。
.精品课件.
10
根据叶子的结构可分为结构稀疏（典型的双子叶 植物）和结构紧凑（典型的单子叶植物）。
苹果、棉花、向日葵
小麦、水稻、竹子
.精品课件.
11
近红外波段的变化
.精品课件.
12
正常针叶林为红到品红，枯萎为暗红色，即将枯死时 为青色。
故可根据植被光谱、季相、生态环境、冠层形 态进行植被类型识别。
.精品课件.
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1. 根据植被光谱划分
不同植物由于叶子的组 织结构和所含色素的不 同，具有不同的光谱特 征。
在近红外光区，草本植 物的反射高于阔叶树， 阔叶树高于针叶树
.精品课件.
草本植物表现为大片均匀的色调，因其低矮无 阴影；
灌木呈不均匀细颗粒结构，灌木一般不高，阴 影不明显；
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（1）针叶林（云杉、松树林）
在比例尺为1：1万或1：15000的影片上，针叶林一般 是深灰色颗粒状图型，随比例尺进一步变小，表现为 暗色调均匀的细粒状影纹
（2）阔叶林（山杨、白桦）
Geography Analysis for Remote Sensing
第5章 植被遥感
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主要内容
一、植被遥感原理 二、植被分类 三、植被生态参数 四、植被指数与地表参数的关系 五、中国及中亚地区荒漠化遥感监测研究
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一、植被遥感原理
不同类型植物光谱曲线的差异
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叶子年龄的增长
随着叶龄的增长，背腹性叶子的叶肉间空隙增多
新叶
成熟叶片
衰老叶片
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近红外波段反射率的变化
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3. 叶片含水量
叶子在1.45μm、1.95μm和2.6~2.7μm处各有一 个吸收谷，这主要是由于叶子的细胞液、细胞膜 及吸收水分子所形成的。
如叶子光谱特性中，可见光谱段受叶子叶绿素含量的 控制
近红外谱段受叶内细胞结构的控制 中红外谱段受叶细胞内水分含量的控制
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32
但是，对于复杂的植被遥感，仅用个别波段或 多个单波段数据分析对比来提取植被信息是相 当局限的。因而往往选用多光谱遥感数据经分 析运算（加、减、乘、除等线性或非线性组合 方式），产生某些对植被长势、生物量等有一 定指示意义的数值——即所谓的“植被指数”。
海拔
2500m以上 2200~2500m 1600m~2200m 1200m~1600m 700m~1200m
植物群落
山地草甸 云松、红桦 华北落叶松、云杉、白桦、杨树 刺槐、蒙古栎、辽东栎、杨 杨、栎树
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4. 根据植被冠层形态区分植被
在高分辨率的遥感影像上，根据植被顶部及部 分侧面形状、阴影、群落结构等区分植被类型。
它用一种简单有效的形式来实现对植物状态信 息的表达，以定性和定量地评价植被覆盖、生 长活力及生物量等。
.精品课件.
33
以美国陆地卫星Landsat TM传感器获取的遥 感数据为例，植被指数就是由第三波段的红 光波段（Red）和第四波段的近红外波段进行 运算而得到可以表征植被状况的植被指数。
病害及估产。
.精品课件.
6
（二）影响植被叶片光谱的因素
1. 叶绿素
植被叶子中含有 多种色素，如叶 青素、叶红素、 叶绿素等，在可 见光范围内，其 反射峰值落在相 应的波长范围内 。
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叶绿素a和叶绿素b导致以0.45μm和0.67μm为中心形成两 个强烈的吸收带。
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不同生长状态的橡树叶子 .精品课件. 不同橡树叶子的反射特性9
不同种类的植物有不同的适宜生态条件，如温度、 水分、土壤、地貌等。
比如：（我国北方山坡的阴阳面差异性）
山地阴坡---易生长适应温度变化不大，湿度较大的环 境的生物
山地阳坡---易生长适应温度变化不大，湿度要求不高 的环境的生物
.精品课件.
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同一地理环境植被的垂直分带性
（以山西省太原以南地区植物的垂直分带性为例）
20
2. 根据植物的物候差异来区分植物
冬季多数植物凋零----长年常绿植被 同种植被在不同季节的波谱特征差异 不同植物生长期的不同，光谱特征也有差异
.精品课件.
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植物季节性规律
.精品课件.
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各种作物的生 长期和收获期 的差异
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3. 根据植物的生态条件的不同来区分植被
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4. 植被覆盖度
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一般而言，植 被覆盖程度越 大，光谱特征 形态受背景下 垫面的影响越 小
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二、不同类型植被区分
植被具有典型的波谱特征，将其余其它典型地 物，如人工建筑、裸土、水域等区分容易，但 对植被类型划分却有一定难度。
不同植被类型，因组织结构、季相、生态条件 等不同而具有不同的光谱特征和冠层形态特征。 如：
其影像色调比针叶林浅，一般呈灰色或浅灰色颗粒状 或粗圆粒状图型，在秋季影片上，不同树种的树冠颜 色有较大差异，因而形成色调混杂的影像。
（3）针阔混交林
.精品课件.
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（4）灌丛
多呈密集的细粒状结构，色调浅灰，因其覆盖度 比森林低，又有植株阴影，故多呈均匀的浅色或 灰色色调。
.精品课件.
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三、植被生态参数
植被指数是遥感领域中用来表征地表植被覆盖， 生长状况的一个简单、有效的度量参数。
随着遥感技术的发展，植被指数在环境、生态、 农业等领域有了广泛的应用。
随着人们对于全球变化研究的深入，以遥感信息 推算区域尺度乃至全球尺度的植被指数日益成为 令人关注的问题。
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31
植被指数的概念
遥感图像上的植被信息，主要通过绿色植物叶子 和植被冠层的光谱特性及其差异、变化而反映的， 不同光谱通道所获得的植被信息可与植被的不同 要素或某种特征状态有各种不同的相关性，
植被遥感不仅依赖于对单张植物叶片的光谱特性的 认识，还需要进一步认识植被冠层的光谱特性。
（一）单张叶片光谱特性
单张叶片分为表皮 、叶脉和叶肉组成
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单张叶片的反射、吸收和透射特性
反射辐射
入射辐射-散射辐射=吸收辐射，用于增加植物体温和光合作用
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植物叶片的反射、透射和吸 收特性随种类、生长期、病 害及入射波长不同而变化， 故可依据此识别植被、诊断
2. 叶子的组织构造
绿色植物的叶子是由上表皮、叶绿素颗粒组成的栅 栏组织和多孔薄壁细胞组织（海绵组织）构成的。
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10
根据叶子的结构可分为结构稀疏（典型的双子叶 植物）和结构紧凑（典型的单子叶植物）。
苹果、棉花、向日葵
小麦、水稻、竹子
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11
近红外波段的变化
.精品课件.
12
正常针叶林为红到品红，枯萎为暗红色，即将枯死时 为青色。
故可根据植被光谱、季相、生态环境、冠层形 态进行植被类型识别。
.精品课件.
19
1. 根据植被光谱划分
不同植物由于叶子的组 织结构和所含色素的不 同，具有不同的光谱特 征。
在近红外光区，草本植 物的反射高于阔叶树， 阔叶树高于针叶树
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草本植物表现为大片均匀的色调，因其低矮无 阴影；
灌木呈不均匀细颗粒结构，灌木一般不高，阴 影不明显；
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（1）针叶林（云杉、松树林）
在比例尺为1：1万或1：15000的影片上，针叶林一般 是深灰色颗粒状图型，随比例尺进一步变小，表现为 暗色调均匀的细粒状影纹
（2）阔叶林（山杨、白桦）