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归一化植被指数NDVI与测量

来源:力高泰 发布时间:2017-09-14 10:12:50 点击数: 使用提问咨询价格

伴随测量技术的进步,获取归一化植被指数NDVI变得较为容易。主要方法分两种:一种是利用高空卫星,这种方法的特点是观测范围大;另一种是用小型传感器在地面进行观测。观测范围相对较小,对象可以是一片样地或是单株植物。

    全球尺度NDVI的观测


利用地球轨道卫星来测量NDVI由来已久。从图1中,可以看出,在全球范围内,植被覆盖率越高的区域,NDVI越大(深绿色);而植被覆盖率越低的区域,NDVI越小(棕色)。

NDVI

图1 NDVI对植被覆盖率变化非常敏感

 

    样地尺度NDVI的观测

在这种尺度上,对NDVI进行观测有意义吗?答案是肯定的。因为植被无论是在时间跨度还是在空间跨度上,都存在变化。图2中,横轴代表时间,如果观测的时间跨度足够,就可以看到植被演替。在空间跨度上,植被覆盖也会发生改变。例如,从内蒙古的东北部一直向西,依次为森林、草原和荒漠。在人工生态系统(农田)中,会有苗期、生长旺期、成熟期的时间动态变化。而上述这些变化都会导致NDVI值的不同。

NDVI

图2 植被演替与植被季节动态

 

    SRS-NDVI传感器的光谱反射数据

那怎么得到NDVI呢?在图3中,X轴是从450nm到950nm的光谱,在这个谱段范围内,包含部分可见光以及部分近红外;Y轴是植被的反射率。

NDVI

图3 光谱反射数据

 

能看出,从可见光到近红外谱段,植被冠层的反射率变化很大。图中的两个柱体代表的是用于计算NDVI的两个光谱范围:一个位于红光区,一个位于近红外区。

 

利用植被反射率在可见光区和近红外区的差异,就能计算NDVI。之所以用这两个波段来计算NDVI,是由于植物叶绿素吸收红光,而近红外谱段对冠层结构以及叶片内部细胞结构的变化很敏感。这样来说吧,在植被冠层中,健康叶片的数量越多,叶面积越大,对红光的反射率就越低,因为吸收的多,而对近红外NDVI的反射率就越高。具体计算时,是把两者之差除以两者之和(图4)。

NDVI

图4 NDVI的计算公式

 

NDVI的范围介于-1(水体)到1(非常健康的冠层)之间。通常,如果在0.1到0.4之间,代表冠层较为稀疏;而介于0.7到0.9之间,说明冠层长势还不错。
 


源/http://www.environmentalbiophysics.org/page/3/
译/毅