常見植被指數(shù)總結(jié)

  植被指數(shù)：利用衛(wèi)星不同波段探測數(shù)據(jù)組合而成的，能反映植物生長狀況的指數(shù)。植物葉面在可見光紅光波段有很強(qiáng)的吸收特性，在近紅外波段有很強(qiáng)的反射特性，這是植被遙感監(jiān)測的物理基礎(chǔ)，通過這兩個(gè)波段測值的不同組合可得到不同的植被指數(shù)。差值植被指數(shù)又稱農(nóng)業(yè)植被指數(shù)，為二通道反射率之差，它對土壤背景變化敏感，能較好地識別植被和水體。

  1、歸一化植被指數(shù)(NDVI)

  (1)公式：NDVI=(NIR-R)(NIR+R)，或兩個(gè)波段反射率的計(jì)算。

  (2)取值區(qū)間：-1<=NDVI<=1，負(fù)值表示地面覆蓋為云、水、雪等，對可見光高反射;0表示有巖石或裸土等，NIR和R沂似相等;正值，表示有植被覆蓋，且隨覆蓋度增大而增大;

  (3)優(yōu)勢：NDVI是最常用的植被指數(shù)，NDVI對土壤背景的變化較為敏感，也可以可以消除大部分與儀器定標(biāo)、太陽角、地形、云陰影和大氣條件有關(guān)輻照度的變化，增強(qiáng)了對植被的響應(yīng)能力。

  (4)局限性表現(xiàn)在，用非線性拉伸的方式增強(qiáng)了NIR和R的反射率的對比度。對于同一幅圖象分別求RVI和NDVI時(shí)會發(fā)現(xiàn)，RVI值增加的速度高于NDVI增加速度，即NDVI對高植被區(qū)具有較低的靈敏度.

  (5)應(yīng)用：NDVI能反映出植物冠層的背景影響，如土壤、潮濕地面、雪、枯葉、粗超度等，且與植被覆蓋有關(guān)。常用于檢測植被生長狀態(tài)、植被覆蓋度和消除部分輻射誤差等;具體應(yīng)用如下：

  ①對NDVI曲線進(jìn)行定量分析,研究植被分類和植被動態(tài)變化;利用NDVI時(shí)間序列來得到植被生長氣候和植被覆蓋的信息等。

  ②通過分析基于多時(shí)相環(huán)境衛(wèi)星，利用 NDVI 值擬合的 NDVI 時(shí)序曲線上提取的各特征參數(shù)建立作物單產(chǎn)估測模型，可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的估測。

  ③建立模型反演地物類型及土壤水分等。

  (6)在gee中可以使用normalizedDifference()函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

  2、比值植被指數(shù)(RVI)

  (1)公式：RVI=NIR/R

  (2)取值區(qū)間：(0，30+)綠色健康植被覆蓋地區(qū)的RVI>>1，而無植被覆蓋的地面(裸土、人工建筑、水體、植被枯死或嚴(yán)重蟲害)的RVI在1附近,植被的RVI∈(2，8);

  (3)優(yōu)勢：RVI是綠色植物的靈敏指示參數(shù)，與LA、葉干生物量(DM)、葉綠素含量相關(guān)性高，可用于檢測和估算植物生物量;

  (4)局限性：RVI受大氣條件影響，大氣效應(yīng)大大降低對植被檢測的靈敏度，所以在計(jì)算前需要進(jìn)行大氣校正或者用反射率計(jì)算RVI。植被覆蓋度影響RVI，當(dāng)植被覆蓋度較高時(shí)，RVI對植被十分敏感;當(dāng)植被覆蓋度<50%時(shí)，這種敏感性顯著降低。

  (4)應(yīng)用：

  ①利用比值植被指數(shù)研究城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速率，預(yù)測或規(guī)劃城市未來今年的發(fā)展前景。

  ②可用于實(shí)時(shí)、快速、無損監(jiān)測作物氮素狀況，這對于精確氮肥管理有重要意義。

  3、葉面積指數(shù)(Leaf area index, LAI)

  是反映作物長勢與預(yù)報(bào)作物產(chǎn)量的一個(gè)重要農(nóng)學(xué)參數(shù)。

  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。氮對提高葉面積指數(shù)、光合勢、葉綠素含量和生長率均有促進(jìn)作用，而凈同化率隨施氮增加而下降。因此，高產(chǎn)栽培首先應(yīng)考慮獲得適當(dāng)大的葉面積指數(shù)。

  在生態(tài)學(xué)中，葉面積指數(shù)是生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，用來反映植物葉面數(shù)量、冠層結(jié)構(gòu)變化、植物群落生命活力及其環(huán)境效應(yīng)，為植物冠層表面物質(zhì)和能量交換的描述提供結(jié)構(gòu)化的定量信息，并在生態(tài)系統(tǒng)碳積累、植被生產(chǎn)力和土壤、植物、大氣間相互作用的能量平衡，植被遙感等方面起重要作用。

  4、土壤調(diào)整植被指數(shù)：SAVI

  (1)公式：SAVI=(NIR-R)(1+L)/(NIR+R+L)

  (2)解釋背景的光學(xué)特征變化并修正NDVI對土壤背景的敏感。與NDVI相比，增加了根據(jù)實(shí)際情況確定的土壤調(diào)節(jié)系數(shù)L，取值范圍0~1。L=0時(shí)，表示植被覆蓋度為零;L=1時(shí)，表示土壤背景的影響為零，即植被覆蓋度非常高，土壤背景的影響為零，這種情況只有在被樹冠濃密的高大樹木覆蓋的地方才會出現(xiàn)

  (3)適用范圍：SAVI僅在土壤線參數(shù)a=1,b=0(即非常理想的狀態(tài)下)時(shí)才適用。SAVI必須預(yù)先已知下墊面植被的密度分布或覆蓋百分比，因而僅適合于提取某一小范圍植被覆蓋度變化較小區(qū)域的下墊面的植被信息。

  5、增強(qiáng)植被指數(shù)(EVI)

  (1)公式：

  (2)取值范圍：-1~1，一般綠色植被區(qū)的范圍是0.2-0.8。

  (3)優(yōu)勢：遙感專題數(shù)據(jù)產(chǎn)品中生物物理參數(shù)產(chǎn)品中的一個(gè)主要算法，可以同時(shí)減少來自大氣和土壤噪音的影響，穩(wěn)定地反應(yīng)了所測地區(qū)植被的情況?；?MODIS 的 EVI 植被指數(shù)具有較高的空間分辨率，可詳細(xì)地反映地表植被特征。紅光和近紅外探測波段的范圍設(shè)置更窄，不僅提高了對稀疏植被探測的能力，而且減少了水汽的影響，同時(shí)，引入了藍(lán)光波段對大氣氣溶膠的散射和土壤背景進(jìn)行了矯正。

  (3)適用范圍：EVI常用于LAI值高，即植被茂密區(qū)。

  (4)應(yīng)用：

  ①運(yùn)用影像數(shù)據(jù)通過植被指數(shù)的提取分析來分析植被變化;按照增強(qiáng)植被指數(shù)的算法，通過對來自大氣和土壤噪音的處理，生產(chǎn)出 EVI.tif。

  ②EVI可以描述特定氣候帶內(nèi)植被在不同季節(jié)的差異。采用EVI來分析植被變化及與氣候的變化，能反映研究區(qū)域內(nèi)植被空間差異。通過分析不同生態(tài)分區(qū)EVI變化特征與氣象因子的相關(guān)性為環(huán)境監(jiān)測，治理及植被控制決策提供數(shù)據(jù)參考和理論基礎(chǔ)。

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