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面朝大海 春暖花开

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关于我

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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光学遥感干旱反演方法汇总--转贴  

2013-09-07 16:06:46|  分类: 遥感 |  标签: |举报 |字号 订阅

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类型

名称

表达式

作者

植被指数法

距平植被指数

DVI=(NDVIi-NDVIavg)

AVI=DVI/NDVIavg

肖乾广等,1994

式中:DVI为偏差植被指数(Difference Vegetation Index)AVI为距平植被指数(Anomaly Vegetation Index),NDVIavg为多年的归一化植被指数平均值;NDVIi为特定某月或者旬的归一化植被指数值。

??在积累多年气象卫星资料基础上,可以得到各个地方各个时间的NDVI的平均值,这个平均值大致可反映土壤供水的平均状况。当时值与该平均值的离差或相对离差,反映了偏旱或偏湿的程度,由此可确定各地的旱情等级。

??距平植被指数法在应用中需要注意平均植被指数的计算,各地的旱情等级不仅要注意资料累积期在长系列中是处于气候的正常期、枯水期还是丰水期,而且不能忽视近年种植结构调整、播种期变化、播种面积比例变化加快对当年混合象元植被指数的影响,在冬季该方法仍存在较明显的局限性,且植被指数与土壤含水状况在时间上有一定的滞后。

一般-0.1<AVI<-0.2,表示干旱的出现,-0.3<AVI<-0.6表示重旱。

标准植被指数

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齐述华,2004

Z ?,σ分别为均值和标准差。SVI取值在0~1之间,?表示多年NDVI的标准差,其他同上。

植被状态指数


Kogan1990

分别是经平滑的某个时期(月或旬)、多年绝对最大、多年绝对最小的归一化植被指数。

VCI可以反映出NDVI随气候变化而产生的影响,每点的NVDImaxNDVImin本身就隐含了区域背景的影响,因此这样的描述方法在一定程度上消除或弱化了地理环境条件差异对NDVI的影响,用其表达出的大范围干旱状况尤其适合于制作低于50°纬度地区的干旱分布图。

供水植被指数

WSVI=NDVI / LST

NDVI为归一化植被指数,LST为地表温度。

当作物受旱时,为减少水分损失,叶面气孔会部分关闭,从而导

致了叶面温度的增高。越干旱叶面温度越高。同时作物生长也受

到干旱的影响,导致叶面积指数(LAI)减少,叶子在温度高时

也会枯萎,这一切都会使归一化植被指数减小。供水植被指数越

小,旱情越严重。

??供水植被指数方法实用化的主要障碍是:从表达式中虽无气象参

数的引入,但在实际运用中为了与地面实际干旱情况相吻合,仍

然要引用地面气象参数作为区域订正之需,其规律性尚未得到普

遍掌握;评估结果所反映的干旱环境背景与农业干旱的界线模糊。

土壤水分与旱情遥感监测模型

归一化水指数法(NDWI

NDWI{ρ(0.86μm)-ρ(1.24μm)}/ {ρ(0.86μm)+ρ(1.24μm)}

??

式中,ρ(λ)是在波长为λ的反射率。

??这里使用了两个通道,一个是在0.86μm附近,另一个是在1.24μm附近。这两个波段均位于植被冠层的高反射区,他们感知的植被冠层的深度相似。在0.86μm植被液态水的吸收可以忽略不计,而在1.24μm有水的弱吸收。

??散布的冠层增强了水的吸收,从而NDWI可以很灵敏的反应植被冠层水的含量。大气气溶胶的散射作用在0.861.24μm是很弱的。NDWINDVI对大气的灵敏度低。与NDVI一样,NDWI没有完全去除土壤背景的影响

温度法

温度状态指数


Kogan1995

T是像元地表温度, Tmax和Tmin分别表示某个时期地表温度的最大和最小值。

?

水分亏缺指数



WDI=1-ET/PET

Moran1994

ET,PET分别代表实际蒸发量和潜在的蒸发量。

作物水分亏缺指数

Idso等,1981

由冠层温度和水汽压差技术。dT为作物冠层温度与气温差,dTi表示作物冠层温度与气温差上限(作物完全停止蒸腾的状态),?表示作物冠层温度与气温差下限(作物水分充足,处在潜在蒸发量的状态)。

归一化温度指数

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Mcvicar等,1992Jupp1998

光学遥感干旱反演方法汇总--转贴 - 梁子 - 面朝大海 春暖花开?分别表示地表阻抗无限大和为零时模拟的地表温度;?是理论上当没有水分可利用时出现的地表温度-即阻抗为无穷大时出现的地表温度。?是土壤水分达到饱和时的地表温度-即阻抗为零时出现的地表温度,它是与潜在蒸散相对应的。两个值被认为地表阻抗下的土地表面温度的上限(干条件)和下限(湿条件)

蒸散比模型

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Nishida等,2003

ET为蒸散发量;EFvegEFsoil分别为植被蒸发比和土壤蒸发比;Q分别是潜热通量或显热通量的形式传输到大气的能量;QvegQsoil分别为Q植被分量和土壤分量;H表示显热通量;G为土壤热通量;以上参数单位均为Wm-2fveg为植被覆盖度。

综合方法

VI,TS斜率

LST/NDVI

Lambin&Ehrhich1996

在遥感观测数据中,植被指数与表面温度具有很强的负相关性,对植被指数与表面温度组成的散点图进行拟和得到一条直线,该线的斜率与土壤湿度密切相关,这一现象在多种植被类型和传感器上得到验证。在同一生长季内,根据不同日期图像的LST/NDVI斜率,可以反映该区土壤湿度的时间变化。LST/NDVI斜率还可以反映年际土壤湿度变化。

在实际应用中,LST/NDVI斜率的确定有一定难度,它受地表覆盖

类型、提取窗口、图像分辨率、地形、云等噪声的影响。从土壤

湿度估测的角度出发,理想状态是,土壤湿度是决定LST/NDVI

率的唯一重要因素。

温度植被角度指数

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Lambin&Ehrhich1997,对LST/NDVIarctangent函数,补充了LST/NDVI的缺陷。

温度植被干旱指数

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?

?

Sandholt2002

TS表示地表温度,Tmin表示某一NDVI对应的最低温度,即湿边。Tmax是,即干边。abcb为地表温度和NDVI的拟合方程的系数。

在干边上TVDI1,在湿边上TVDI0。对于每个像元,利用NDVI确定TMINTMAX,根据TNDVI/T梯形中的位置,计算TVDI

条件植被温度指数

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王鹏新等,2003

光学遥感干旱反演方法汇总--转贴 - 梁子 - 面朝大海 春暖花开分别表示在研究区域内,当NDVIi值等于某一个特定值时的土地表面温度的最大值和最小值。a1a2b1b2为地表温度和NDVI的拟合方程的系数,可通过绘制研究区域的NDVILST的散点图近似获得。

遥感分为可见光、红外波段和微波波段,不同波段的遥感对干旱监测的原理不同。在可见光与近红外波段,不同湿度的土壤具有不同的地表反照率,通常湿土的地表反照率比干土低。可见光和红外波段遥感是利用地表温度获得土壤热惯量,从而进行估测土壤湿度。此方法比较成熟,主要有以上三大类方法:

?

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