ENVI下植被覆盖度的遥感估算

ENVI下植被覆盖度的遥感估算


发布日期: 2016-05-13 更新日期: 2016-05-13 编辑:zhangxiang 浏览次数: 7962

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摘要: 植被覆盖度是指植被(包括叶、茎、枝)在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比。容易与植被覆盖度混淆的概念是植被盖度,植被盖度是指植被冠层或叶面 在地面的垂直投影面积占植被区总面积的比例。两个概念主要区别就是分母不一样。植被覆盖度常用于植被变化、生态环境研究、...

植被覆盖度是指植被(包括叶、茎、枝)在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比。容易与植被覆盖度混淆的概念是植被盖度,植被盖度是指植被冠层或叶面 在地面的垂直投影面积占植被区总面积的比例。两个概念主要区别就是分母不一样。植被覆盖度常用于植被变化、生态环境研究、水土保持、气候等方面。

植被覆盖度的测量可分为地面测量和遥感估算两种方法。地面测量常用于田间尺度,遥感估算常用于区域尺度。

估算模型

目前已经发展了很多利用遥感测量植被覆盖度的方法,较为实用的方法是利用植被指数近似估算植被覆盖度,常用的植被指数为NDVI。下面是在像元二分模型的基础上研究的模型:

VFC = (NDVI - NDVIsoil)/ ( NDVIveg - NDVIsoil) (1)

其中, NDVIsoil 为完全是裸土或无植被覆盖区域的NDVI值,NDVIveg 则代表完全被植被所覆盖的像元的NDVI值,即纯植被像元的NDVI值。两个值的计算公式为:

NDVIsoil=(VFCmaxNDVImin- VFCminNDVImax)/( VFCmax- VFCmin) (2)

NDVIveg=((1-VFCmin)NDVImax- (1-VFCmax)NDVImin)/( VFCmax- VFCmin) (3)

利用这个模型计算植被覆盖度的关键是计算NDVIsoil和NDVIveg。这里有两种假设:

1)  当区域内可以近似取VFCmax=100%,VFCmin=0%。

公式(1)可变为:

VFC = (NDVI - NDVImin)/ ( NDVImax - NDVImin) (4)

NDVImax 和NDVImin分别为区域内最大和最小的NDVI值。由于不可避免存在噪声,NDVImax 和NDVImin一般取一定置信度范围内的最大值与最小值,置信度的取值主要根据图像实际情况来定。

2)  当区域内不能近似取VFCmax=100%,VFCmin=0%

当有实测数据的情况下,取实测数据中的植被覆盖度的最大值和最小值作为VFCmax和 VFCmin,这两个实测数据对应图像的NDVI作为NDVImax 和NDVImin。

当没有实测数据的情况下,取一定置信度范围内的NDVImax 和NDVImin。VFCmax和 VFCmin根据经验估算。

实现流程

下面我们以“当区域内可以近似取VFCmax=100%,VFCmin=0%”情况下,整个影像中NDVIsoil 和NDVIveg 取固定值,介绍在ENVI中实现植被覆盖度的计算方法。

使用的数据是经过几何校正、大气校正的TM影像。

  • (1)选择Transform->NDVI,利用TM影像计算NDVI。

  • (2)选择Basic Tools->Statistics ->Compute Statistics,在文件选择对话框中,利用研究区地区的矢量数据生成的ROI建立一个掩膜文件。

选择统计文件及掩膜文件

计算统计参数

  • (3)得到研究区的统计结果。在统计结果中,最后一列表示对应NDVI值的累积概率分布。我们分别取累积概率为5%和95%的NDVI值作为NDVImin和NDVImax。这里得到:

NDVImax=0.522991

NDVImin=0.031766  

统计结果

  • (4)根据公式(4),我们可以将整个地区分为三个部分:当NDVI小于0.031766,VFC取值为0;NDVI大于0.522991,VFC取值为1;介于两者之间的像元使用公式(4)计算。利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math,在公式输入栏中输入:

(b1 lt 0.031766)0+(b1 gt 0.522991)1+(b1 ge 0.031766 and b1 le 0.522991)* ((b1-0.031766)/ (0.522991-0.031766))

b1:选择NDVI图像

  • (5)      得到一个单波段的植被覆盖度图像文件,像元值表示这个像元内的平均植被覆盖度。在Display显示。

  • (6)      选择Tools->Color Mapping->Density Slice,单击Clear Range按钮清除默认区间。

  • (7)       选择Opions->Add New Ranges,根据上面的对照表依次添加10个区间,分别为每个区间设置一定的颜色,单击Apply得到如下的植被覆盖图。

植被覆盖度遥感估算结果

其他情况下的操作流程基本类似。

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