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中国科学院博士 主要从事遥感机理、定量反演、数据处理以及GIS应用研究。ArcGIS、Envi 、ERDAS、Ecognition软件、IDL语言、6S、SAIL

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【转载】定量遥感——植被光谱分析与植被指数计算(二)  

2013-08-20 10:58:11|  分类: 遥感 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2.2窄带绿度——Narrowband Greenness (7种)

    窄带绿度指数对叶绿素含量、叶子表面冠层、叶聚丛、冠层结构非常敏感。它使用了红色与近红外区域部分——红边,红边是介于690 nm ~ 740 nm之间区域,包括吸收与散射。它比宽带绿度指数更加灵敏,特别是对于茂密植被。

表2窄带绿度指数
红边归一化植被指数(Red Edge Normalized Difference Vegetation Index)使用红边波段的改进型NDVI。
改进红边比值植被指数(Modified Red Edge Simple Ratio Index)使用红边和蓝色波段比值。
改进红边归一化植被指数(Modified Red Edge Normalized Difference Vegetation Index)使用蓝色波段,补偿了光散射。
Vogelmann 红边指数1(Vogelmann Red Edge Index 1)标示红色至近红外过渡的交接处,指示树冠压力。
Vogelmann 红边指数2(Vogelmann Red Edge Index 2)标示近红外过渡形状,指示树冠胁迫性和衰老迹象。
Vogelmann 红边指数3(Vogelmann Red Edge Index 3)示近红外过渡形状,指示树冠胁迫性和衰老迹象。
红边位置指数(Red Edge Position Index)在红外过渡定位最大衍生物,对叶绿素浓度非常敏感。
1)红边归一化植被指数(Red Edge Normalized Difference Vegetation Index——NDVI705
    NDVI 705是NDVI的改进型,它对叶冠层的微小变化、林窗片断和衰老非常灵敏。它可用于精细农业、森林监测、植被胁迫性探测等。其计算公式为[7] [8]:

NDVI705= 定量遥感——植被光谱分析与植被指数计算(二) - 草木僧 - 草木僧
 

                          (式5)


值的范围是-1~1,一般绿色植被区的范围是0.2~0.9。
2)改进红边比值植被指数(Modified Red Edge Simple Ratio Index——mSR705
    mSR 705改正了叶片的镜面反射效应,可它可用于精细农业、森林监测、植被胁迫性探测等。其计算公式为[6]:

mSR705= 定量遥感——植被光谱分析与植被指数计算(二) - 草木僧 - 草木僧
 

                           (式6)


值的范围是0~30,一般绿色植被区的范围是2~8。
3)改进红边归一化植被指数(Modified Red Edge Normalized Difference Vegetation Index——mNDVI705)
    mNDVI 705是NDVI 705的改进型,它考虑了叶片的镜面反射效应。它对叶冠层的微小变化、林窗片断和衰老非常灵敏。它可用于精细农业、森林监测、植被胁迫性探测等。
其计算公式为:

mNDVI705= 定量遥感——植被光谱分析与植被指数计算(二) - 草木僧 - 草木僧

 


值的范围是-1~1,一般绿色植被区的范围是0.2~0.7。
4)Vogelmann红边指数1(Vogelmann Red Edge Index 1——VOG1
    VOG1指数对叶绿素浓度、叶冠层和水分含量的综合非常敏感。它可应用于植物物候变化研究、精细农业和植被生产力建模。其计算公式为:

VOG1= 定量遥感——植被光谱分析与植被指数计算(二) - 草木僧 - 草木僧

 


值的范围是0~20,一般绿色植被区的范围是4~8。
5)Vogelmann红边指数2(Vogelmann Red Edge Index 2——VOG2
    VOG2指数对叶绿素浓度、叶冠层和水分含量的综合非常敏感。它可应用于植物物候变化研究、精细农业和植被生产力建模。其计算公式为:

VOG2= 定量遥感——植被光谱分析与植被指数计算(二) - 草木僧 - 草木僧
 

                           (式9)


值的范围是0~20,一般绿色植被区的范围是4~8。
6)Vogelmann红边指数3(Vogelmann Red Edge Index 3——VOG3
    VOG3指数对叶绿素浓度、叶冠层和水分含量的综合非常敏感。它可应用于植物物候变化研究、精细农业和植被生产力建模。其计算公式为:

VOG3= 定量遥感——植被光谱分析与植被指数计算(二) - 草木僧 - 草木僧
 

                           (式10)


值的范围是0~20,一般绿色植被区的范围是4~8。
7)红边位置指数(Red Edge Position Index——REP
    REP指数对植被叶绿素浓度变化、叶绿素浓度增加使得吸收特征变宽及红边向长波段方向移动非常敏感。红边位置在690 nm ~ 740 nm范围内急剧倾斜波长范围,一般植被在700nm~730nm。
    REP指数的结果输出是在0.69微米~0.74微米光谱范围内,植被红边区域内的反射率的最大导数的波长。常用于农作物监测和估产,生态系统干扰探测,光合作用模型,和由气候或其他因素产生的冠层胁迫性。

2.3光利用率——Light Use Efficiency (3种)

    光利用率指数是用来度量植被在光合作用中对入射光的利用效率。光的利用效率直接与碳吸收效率、植被生长速度和光合有效辐射(fAPAR)有很大的关系。

表3光利用率指数


植被指数基本描述
光化学植被指数(Photochemical Reflectance Index)对估算叶片类胡萝卜素(尤其黄色色素)、叶片胁迫性和碳吸收效率非常有用
结构不敏感色素指数(Structure Insensitive Pigment Index)作为总体冠层结构和植被容量变化的叶片色素含量指标
红绿比值指数(Red Green Ratio Index)对花青素与叶绿素的比率非常敏感
1)光化学植被指数(Photochemical Reflectance Index——PRI
    PRI对活植物的类胡萝卜素(尤其黄色色素)变化非常敏感,类胡萝卜素可标识光合作用光的利用率,或者碳吸收效率。可用于研究植被生产力和胁迫性,常绿灌木植被的健康,森林以及农作物的衰老。其计算公式为:

PRI= 定量遥感——植被光谱分析与植被指数计算(二) - 草木僧 - 草木僧
 

                             (式11)


值的范围是-1~1,一般绿色植被区的范围是-0.2~0.2。
2)结构不敏感色素指数(Structure Insensitive Pigment Index——SIPI
    SIPI用来最大限度地提高类胡萝卜素(例如α-胡萝卜素和β-胡萝卜素)与叶绿素比率在冠层结构(如叶面积指数)减少时的敏感度,SIPI的增加标识冠层胁迫性的增加。可用于植被健康监测、植物生理胁迫性检测和作物生产和产量分析。其计算公式为:

SIPI= 定量遥感——植被光谱分析与植被指数计算(二) - 草木僧 - 草木僧

 


值的范围是0~2,一般绿色植被区的范围是0.8~1.8。
3)红绿比值指数(Red Green Ratio Index——RG
    RG比值指数指示由于花青素代替叶绿素而引起叶片变红的相关表达式。可估算植被冠层发展过程,它还是叶片生产力与胁迫性的指示器,甚至可标识一些冠层的开花。应用于植物生长周期(物候)研究,冠层胁迫性检测和作物估产。
RG比值指数结果输出是红色范围内所有波段均值除以与绿色范围内所有波段均值。值的范围是0.1~8,一般绿色植被区的范围是0.7~3。

2.4冠层氮——Canopy Nitrogen (1种)

    冠层氮指数提供一种用遥感度量氮浓度的方法。氮是叶绿素的重要组成部分,具有高浓度氮的植被生长速度较快,冠层氮指数使用短波红外测量植被冠层中氮的相对含量。
归一化氮指数(Normalized Difference Nitrogen Index——NDNI
    NDNI是用于估算植被冠层中氮的相对含量。在1510nm的反射率主要取决于叶片氮的含量,以及冠层总体叶生物量。结合叶片氮含量和冠层叶生物量在1520nm范围内预测叶片氮的含量,在1680nm波长范围作为参考反射率,冠层叶生物量这个波长范围具有与1520nm波长范围类似的反射特性,而且1680nm波长范围内没有氮吸收影响。NDNI在植被还是绿色以及覆盖浓密时候,对氮含量的变化非常敏感,它用于精细农业、生态系统分析和森林管理。其计算公式为:

NDNI=定量遥感——植被光谱分析与植被指数计算(二) - 草木僧 - 草木僧
  

                    (式13)


值的范围是0~1,一般绿色植被区的范围是0.02~0.1。

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