遙感概論9-1課件

第七章地理遙感第四節(jié)植被遙感第四節(jié)植被遙感植被調(diào)查是遙感的重要應(yīng)用領(lǐng)域。以確定植被的分布、類型、長勢為主。植被判讀的原理是植物的光譜特性。第四節(jié)植被遙感植被遙感原理植被遙感解譯植被指數(shù)與植被模型概念1.1植物的光譜特征近紅外波段可見光波段短波紅外1.1植物的光譜特征1、在可見光波段，植被的反射率主要受葉綠素含量的影響；2、在近紅外波段，植被反射率主要受葉子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響；3、在短波紅外波段，植被反射率主要受葉子水分含量的影響。影響植被光譜特征的因素色素含量葉子的組織構(gòu)造葉子水分的含量不同生長狀態(tài)橡樹葉子的反射特性葉子的組織構(gòu)造的影響綠色植物的葉子是由上表皮、葉綠素顆粒組成的柵欄組織和多孔薄壁細(xì)胞組織（海綿組織）構(gòu)成。

葉子的多孔薄壁細(xì)胞組織（海綿組織）對0.8～1.3μm的近紅外光強(qiáng)烈地反射，形成光譜曲線上的最高峰區(qū)。

葉子含水量的影響

植物葉子含水量的增加，將使整個(gè)光譜反射率降低，反射光譜曲線的波狀形態(tài)變得更為明顯，特別是在近紅外波段，幾個(gè)谷更為突出。1.2植被結(jié)構(gòu)與光譜特征參數(shù)植被結(jié)構(gòu)包括：葉子的形狀和大小，植被冠層的形狀和大小等。針葉樹闊葉樹植被冠層樟樹白楊樹顯然，不同的植被結(jié)構(gòu)對于陽光的反射特性會有所不同，從而在遙感影像上呈現(xiàn)出不同的特征。葉面積指數(shù)（LAI）葉面積指數(shù)（leafareaindex）又叫葉面積系數(shù)，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù)。即：

葉面積指數(shù)=葉片總面積/土地面積。葉面積指數(shù)是反映作物群體大小的較好的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。在一定的范圍內(nèi)，作物的產(chǎn)量隨葉面積指數(shù)的增大而提高。當(dāng)葉面積指數(shù)增加到一定的限度后，田間郁閉，光照不足，光合效率減弱，產(chǎn)量反而下降。葉面積體密度（FAVD）某一高度上單位體積內(nèi)葉面積的總和?？梢苑从橙~子的濃密程度?？障堵手钢脖还趯娱g的間隙率?？障堵试礁?，植被越稀疏。1.3植被冠層反射單片葉子的光學(xué)特性對植被冠層光譜特性是重要的，但并不能完全解釋植被冠層的光譜反射。植被冠層是由許多離散的葉子組成，這些葉子的大小、形狀、方位、覆蓋范圍是變化的。

多重葉層互相遮擋，造成陰影陰影的分布受光照角度、葉片大小和分布的影響。1.3植被冠層反射對于可見光波段，冠層的反射率小于單片葉子，原因在于葉片之間互相遮擋造成陰影，降低了可見光波段的反射率。對于近紅外波段，冠層反射率大于單片葉子，原因在于，近紅外光能透過葉片并反射回來。植物冠層的波譜特性，除了受植物冠層本身組分——葉子的光學(xué)特性的控制，還受植物冠層的形狀結(jié)構(gòu)、輻照及觀測方向等的影響。因此，植被的波譜特性與覆蓋度、生物量密切相關(guān)。右圖顯示紫苜蓿在整個(gè)生長周期光譜反射率的變化。植被覆蓋度從0（裸地）→近100（幾乎全覆蓋），光譜特征從裸地光譜到植物光譜占主導(dǎo)地位，生物量也逐漸增加。二、植被遙感解譯植被覆蓋類型解譯植被地帶性及植被區(qū)劃解譯植被物候特征與植被長勢分析2.3植被地帶性分布及植被區(qū)劃解譯植被地帶性是進(jìn)行植被遙感和植被區(qū)劃的主要依據(jù)。植被地帶性可分為緯度地帶性、經(jīng)度地帶性和垂直地帶性。比如：（我國北方山坡的陰陽面差異性）山地陰坡——易生長適應(yīng)溫度變化不大、濕度較大的環(huán)境的植物；山地陽坡——易生長適應(yīng)溫度變化大、濕度要求不高環(huán)境的植物；

例如：華北山地陰坡——多為喬木陽坡——灌木山脊較緩的地帶——草本植物同一地理環(huán)境植被的垂直分帶性（以山西省太原以南地區(qū)植物的垂直分帶性為例）2.3植被物候特征與植被長勢分析利用遙感多時(shí)相圖像數(shù)據(jù)，可以對植被的物候特征及其生長過程進(jìn)行解譯和分析。應(yīng)根據(jù)作物生長規(guī)律，選擇恰當(dāng)時(shí)期的影像進(jìn)行分析植物病蟲害的遙感監(jiān)測植物在生長過程中受到病蟲害侵襲后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)、葉綠素和水分含量就會發(fā)生不同程度的變化，其反射光譜特性也隨之變化，病蟲害越嚴(yán)重變化越大。三、植被指數(shù)與植被信息提取植被指數(shù)的概念植被指數(shù)信息模型3.1植被指數(shù)的概念紅光和紅外波段的不同組合統(tǒng)被稱為植被指數(shù)。利用它們的比值、差分、線性組合等多種組合來增強(qiáng)或揭示隱含的植物信息。3.1植被指數(shù)的概念植被指數(shù)的定量測量可表明植被活力，而且植被指數(shù)比單波段用來探測生物量有更好的靈敏性。植被指數(shù)有助于增強(qiáng)遙感影像的解譯力，并已作為一種遙感手段廣泛應(yīng)用于土地利用覆蓋探測、植被覆蓋密度評價(jià)、作物識別和作物預(yù)報(bào)等方面，并在專題制圖方面增強(qiáng)了分類能力。3.2植被指數(shù)信息模型比值植被指數(shù)（RVI）歸一化植被指數(shù)（NDVI）差值植被指數(shù)（DVI）綠度植被指數(shù)（GVI）比值植被指數(shù)（RVI）比值植被指數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：低高植被RVI>1比值植被指數(shù)（RVI）的特點(diǎn)RVI對大氣影響敏感，而且當(dāng)植被覆蓋不夠濃密時(shí)（小于50%），它的分辨能力也很弱，只有在植被覆蓋濃密的情況下效果最好。土壤有近于1的比值，植被則會表現(xiàn)出高于2的比值。增強(qiáng)植被與土壤背景之間的輻射差異。是植被長勢、豐度的度量方法之一。RVI742假彩色合成歸一化植被指數(shù)（NDVI）數(shù)學(xué)表達(dá)式：對綠色植被表現(xiàn)敏感，主要用途：1）可以進(jìn)行不同植被類型初級生產(chǎn)量的估計(jì)(e.g.Lenneyetal.,1996)；2）識別不同的生態(tài)區(qū)(Ramseyetal.,1995)；3）監(jiān)測地球表面植被的物候類型，常被用來進(jìn)行區(qū)域和全球的植被狀態(tài)研究；4）評價(jià)生長期和變干期的長短(HueteandLiu,1994).對低密度植被覆蓋，NDVI對于觀測和照明幾何非常敏感。但在農(nóng)作物生長的初始季節(jié)，將過高估計(jì)植被覆蓋的百分比；在農(nóng)作物生長的結(jié)束季節(jié)，將產(chǎn)生估計(jì)低值。

水的NDVI值?0巖石、裸土的NDVI值≈0植被的NDVI值?0，且隨植被覆蓋度的增大而增大NDVITM4、3、2假彩色合成差值植被指數(shù)（DVI）數(shù)學(xué)表達(dá)式：揭示植被覆蓋下土壤信息。NDVIT