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1、寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第七章第七章 植被遥感植被遥感第四节第四节第四节第四节 植被指数植被指数植被指数植被指数 (Vegetation Index)(Vegetation Index)及其应用及其应用及其应用及其应用7.4.1 7.4.1 植被指数综述植被指数综述植被指数综述植被指数综述 7.4.2 7.4.2 植被指数分类植被指数分类植被指数分类植被指数分类 7.4.3 7.4.3 土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除 7.4.4 7.4.4 大气影响与消除大气影
2、响与消除大气影响与消除大气影响与消除 7.4.5 7.4.5 植被指数应用植被指数应用植被指数应用植被指数应用寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多Global Vegetation Index from MODIS Global Vegetation Index from MODIS 寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1
3、 1）植被指数的由来）植被指数的由来）植被指数的由来）植被指数的由来 当人们用不同波段的植被当人们用不同波段的植被当人们用不同波段的植被当人们用不同波段的植被-土壤系统的反射率因子以土壤系统的反射率因子以土壤系统的反射率因子以土壤系统的反射率因子以一定的形式组合成一个参数时，发现它可以突出植被信一定的形式组合成一个参数时，发现它可以突出植被信一定的形式组合成一个参数时，发现它可以突出植被信一定的形式组合成一个参数时，发现它可以突出植被信息，抑制其它目标信息，同时它与植被特性参数间的函息，抑制其它目标信息，同时它与植被特性参数间的函息，抑制其它目标信息，同时它与植被特性参数间的函息，抑制其它目标
4、信息，同时它与植被特性参数间的函数联系（如数联系（如数联系（如数联系（如LAILAI），比单一波段值更稳定、可靠。），比单一波段值更稳定、可靠。），比单一波段值更稳定、可靠。），比单一波段值更稳定、可靠。我们把这种多波段反射率因子的组合统称为植被指数我们把这种多波段反射率因子的组合统称为植被指数我们把这种多波段反射率因子的组合统称为植被指数我们把这种多波段反射率因子的组合统称为植被指数（或植被光谱参数）。（或植被光谱参数）。（或植被光谱参数）。（或植被光谱参数）。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 对于遥感数据的
5、信息来讲，很难对其进行分解，从而得到有用的对于遥感数据的信息来讲，很难对其进行分解，从而得到有用的对于遥感数据的信息来讲，很难对其进行分解，从而得到有用的对于遥感数据的信息来讲，很难对其进行分解，从而得到有用的一些参数一些参数一些参数一些参数 ，而植被指数恰好能应用于大范围的植被覆盖定性研究。，而植被指数恰好能应用于大范围的植被覆盖定性研究。，而植被指数恰好能应用于大范围的植被覆盖定性研究。，而植被指数恰好能应用于大范围的植被覆盖定性研究。不同的植被覆盖类型可以通过其特有的光谱不同的植被覆盖类型可以通过其特有的光谱不同的植被覆盖类型可以通过其特有的光谱不同的植被覆盖类型可以通过其特有的光谱特征
6、进行区分，这是由于叶绿素在红波段内对太特征进行区分，这是由于叶绿素在红波段内对太特征进行区分，这是由于叶绿素在红波段内对太特征进行区分，这是由于叶绿素在红波段内对太阳辐射的吸收以及叶片细胞结构对红外波段内太阳辐射的吸收以及叶片细胞结构对红外波段内太阳辐射的吸收以及叶片细胞结构对红外波段内太阳辐射的吸收以及叶片细胞结构对红外波段内太阳辐射的强反射。当我们观察植被的反射率曲线阳辐射的强反射。当我们观察植被的反射率曲线阳辐射的强反射。当我们观察植被的反射率曲线阳辐射的强反射。当我们观察植被的反射率曲线时，红与红外区间反射率的差异会由于绿色植被时，红与红外区间反射率的差异会由于绿色植被时，红与红外区间
7、反射率的差异会由于绿色植被时，红与红外区间反射率的差异会由于绿色植被的不同覆盖而变化。使用这两个波段信息的组合的不同覆盖而变化。使用这两个波段信息的组合的不同覆盖而变化。使用这两个波段信息的组合的不同覆盖而变化。使用这两个波段信息的组合能够区分植被与土壤，以及测量不同植被覆盖度能够区分植被与土壤，以及测量不同植被覆盖度能够区分植被与土壤，以及测量不同植被覆盖度能够区分植被与土壤，以及测量不同植被覆盖度下的光合有效生物量。下的光合有效生物量。下的光合有效生物量。下的光合有效生物量。2 2）植被指数的基本原理）植被指数的基本原理）植被指数的基本原理）植被指数的基本原理寒假来临，不少的高中毕业生和大
8、学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多3 3）应用植被指数提取植被信息比单通道值准确可靠）应用植被指数提取植被信息比单通道值准确可靠）应用植被指数提取植被信息比单通道值准确可靠）应用植被指数提取植被信息比单通道值准确可靠（a a）植被植被植被植被-土壤系统是一个复杂的非朗伯体系，其反射率土壤系统是一个复杂的非朗伯体系，
9、其反射率土壤系统是一个复杂的非朗伯体系，其反射率土壤系统是一个复杂的非朗伯体系，其反射率是太阳方向、传感器方向、自身结构参数（是太阳方向、传感器方向、自身结构参数（是太阳方向、传感器方向、自身结构参数（是太阳方向、传感器方向、自身结构参数（LAILAI、LADLAD等）等）等）等）、光学参数（叶片反射率与透过率、土壤发射率等）等、光学参数（叶片反射率与透过率、土壤发射率等）等、光学参数（叶片反射率与透过率、土壤发射率等）等、光学参数（叶片反射率与透过率、土壤发射率等）等因子的函数，不同种类、不同发育期会有所变化，而且因子的函数，不同种类、不同发育期会有所变化，而且因子的函数，不同种类、不同发育
10、期会有所变化，而且因子的函数，不同种类、不同发育期会有所变化，而且有些参数难以获得。此外，由于自然状况（风、病虫害）有些参数难以获得。此外，由于自然状况（风、病虫害）有些参数难以获得。此外，由于自然状况（风、病虫害）有些参数难以获得。此外，由于自然状况（风、病虫害）和人为状况的影响，各通道反射率也会发生变化，造成和人为状况的影响，各通道反射率也会发生变化，造成和人为状况的影响，各通道反射率也会发生变化，造成和人为状况的影响，各通道反射率也会发生变化，造成判读困难。判读困难。判读困难。判读困难。当采用多波段时，可以通过比值或差值形式，部分消当采用多波段时，可以通过比值或差值形式，部分消当采用多波
11、段时，可以通过比值或差值形式，部分消当采用多波段时，可以通过比值或差值形式，部分消除某些参数（如除某些参数（如除某些参数（如除某些参数（如LADLAD）在各波段上产生的同步影响。）在各波段上产生的同步影响。）在各波段上产生的同步影响。）在各波段上产生的同步影响。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多（b b）传感器测量的是来自目标的辐射亮度值，当辐射环境发生传感器测量的是来自目标的辐射亮度值，当辐射环境发生传感器测量的是来自目标的辐射亮度值，当辐射环境发生传感器测量的是来自目标的辐射亮度值，当辐射环境发生变化时（如大
12、气透明度变化造成太阳直射和天空光变化，地变化时（如大气透明度变化造成太阳直射和天空光变化，地变化时（如大气透明度变化造成太阳直射和天空光变化，地变化时（如大气透明度变化造成太阳直射和天空光变化，地形地貌也会影响辐射环境），接收的目标亮度会发生变化，形地貌也会影响辐射环境），接收的目标亮度会发生变化，形地貌也会影响辐射环境），接收的目标亮度会发生变化，形地貌也会影响辐射环境），接收的目标亮度会发生变化，难以作为判读的依据。但植被指数可以部分消除这一影响。难以作为判读的依据。但植被指数可以部分消除这一影响。难以作为判读的依据。但植被指数可以部分消除这一影响。难以作为判读的依据。但植被指数可以部分消
13、除这一影响。其中其中其中其中S S、F F分别为太阳光谱和传感器响应函数，则有：分别为太阳光谱和传感器响应函数，则有：分别为太阳光谱和传感器响应函数，则有：分别为太阳光谱和传感器响应函数，则有：B B受辐射环境变化的影响比单一波段要小得多。受辐射环境变化的影响比单一波段要小得多。受辐射环境变化的影响比单一波段要小得多。受辐射环境变化的影响比单一波段要小得多。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第七章第七章 植被遥感植被遥感第四节第四节第四节第四节 植被指数植被指数植被指数植被指数 (Vegetation Index
14、)(Vegetation Index)及其应用及其应用及其应用及其应用 7.4.1 7.4.1 植被指数综述植被指数综述植被指数综述植被指数综述 7.4.2 7.4.2 植被指数分类植被指数分类植被指数分类植被指数分类 7.4.3 7.4.3 土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除 7.4.4 7.4.4 大气影响与消除大气影响与消除大气影响与消除大气影响与消除 7.4.5 7.4.5 植被指数应用植被指数应用植被指数应用植被指数应用寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多根据函数形式
15、，植被指数主要分为根据函数形式，植被指数主要分为根据函数形式，植被指数主要分为根据函数形式，植被指数主要分为 2 2类。类。类。类。（1 1）比值型植被指数）比值型植被指数）比值型植被指数）比值型植被指数 R Rir ir与与与与R Rr r分别为近红外与红色波段的反射率。分别为近红外与红色波段的反射率。分别为近红外与红色波段的反射率。分别为近红外与红色波段的反射率。RVIRVI称为比值植被指数称为比值植被指数称为比值植被指数称为比值植被指数 NDVINDVI称为标准差值植被指数称为标准差值植被指数称为标准差值植被指数称为标准差值植被指数（2 2）垂直距离型植被指数）垂直距离型植被指数）垂直距
16、离型植被指数）垂直距离型植被指数 PVIPVI称为垂直植被指数称为垂直植被指数称为垂直植被指数称为垂直植被指数 7.4.2 植被指数分类植被指数分类寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多垂直植被指数垂直植被指数垂直植被指数垂直植被指数 的物理意义：的物理意义：的物理意义：的物理意义：ARirRrPVI土壤线土壤线土壤线土壤线 为土壤线与为土壤线与Rr坐标轴之间的夹角。坐标轴之间的夹角。若忽略土壤线在若忽略土壤线在Rir轴上的截距，则轴上的截距，则A(Rr,Rir)的的PVI值实际值实际上就是上就是A点到土壤线的垂直距
17、离。点到土壤线的垂直距离。何为土壤线？植被、水体的坐标分布？何为土壤线？植被、水体的坐标分布？何为土壤线？植被、水体的坐标分布？何为土壤线？植被、水体的坐标分布？寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多土壤线土壤线土壤线土壤线 Kauth Kauth 和和和和 Thomas(1976)Thomas(1976)基于基于基于基于Landsat-MSSLandsat-MSS的的的的4 4个波段数据，在四维空个波段数据，在四维空个波段数据，在四维空个波段数据，在四维空间中分析了裸露土壤光谱的变化情况。他们认为裸露土壤信号的变化
18、都应间中分析了裸露土壤光谱的变化情况。他们认为裸露土壤信号的变化都应间中分析了裸露土壤光谱的变化情况。他们认为裸露土壤信号的变化都应间中分析了裸露土壤光谱的变化情况。他们认为裸露土壤信号的变化都应该归结为其亮度的变化而造成的，因为大部分的土壤光谱数据都位于从原该归结为其亮度的变化而造成的，因为大部分的土壤光谱数据都位于从原该归结为其亮度的变化而造成的，因为大部分的土壤光谱数据都位于从原该归结为其亮度的变化而造成的，因为大部分的土壤光谱数据都位于从原点出发的一条直线线上。这条直线被称为点出发的一条直线线上。这条直线被称为点出发的一条直线线上。这条直线被称为点出发的一条直线线上。这条直线被称为“土
19、壤线土壤线土壤线土壤线”或或或或“土壤亮度向量土壤亮度向量土壤亮度向量土壤亮度向量”。Richardson Richardson 和和和和 Wiegand(1977)Wiegand(1977)的研究表明，在红、近红外空间中，土的研究表明，在红、近红外空间中，土的研究表明，在红、近红外空间中，土的研究表明，在红、近红外空间中，土壤像元会沿一条直线排列。这个发现导致了壤像元会沿一条直线排列。这个发现导致了壤像元会沿一条直线排列。这个发现导致了壤像元会沿一条直线排列。这个发现导致了“土壤背景线土壤背景线土壤背景线土壤背景线”（Soil Soil Background LineBackground L
20、ine，SBLSBL）的产生。基于）的产生。基于）的产生。基于）的产生。基于SBLSBL的指数同样也能区分土壤和植的指数同样也能区分土壤和植的指数同样也能区分土壤和植的指数同样也能区分土壤和植被。被。被。被。SBLSBL可以使用下面的公式表示：可以使用下面的公式表示：可以使用下面的公式表示：可以使用下面的公式表示：NIR=aR+bNIR=aR+b这里，这里，这里，这里，a a是土壤线的斜率，是土壤线的斜率，是土壤线的斜率，是土壤线的斜率，b b是土壤线在原点时的纵坐标。是土壤线在原点时的纵坐标。是土壤线在原点时的纵坐标。是土壤线在原点时的纵坐标。A Review of Vegetation I
21、ndicesA Review of Vegetation Indices寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第七章第七章 植被遥感植被遥感第四节第四节第四节第四节 植被指数植被指数植被指数植被指数 (Vegetation Index)(Vegetation Index)及其应用及其应用及其应用及其应用 7.4.1 7.4.1 植被指数综述植被指数综述植被指数综述植被指数综述 7.4.2 7.4.2 植被指数分类植被指数分类植被指数分类植被指数分类 7.4.3 7.4.3 土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除土壤背景
22、影响与消除土壤背景影响与消除 7.4.4 7.4.4 大气影响与消除大气影响与消除大气影响与消除大气影响与消除 7.4.5 7.4.5 植被指数应用植被指数应用植被指数应用植被指数应用寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多假设存在土壤线（斜率假设存在土壤线（斜率假设存在土壤线（斜率假设存在土壤线（斜率MM，截距，截距，截距，截距I I）：）：）：）：R Rs,irs,ir=MR=MRs,rs,r+I+I回忆：回忆：回忆：回忆：对于裸露土壤：对于裸露土壤：对于裸露土壤：对于裸露土壤：如假设如假设如假设如假设 I=0I=
23、0，则，则，则，则NDVI=(M-1)/(M+1)NDVI=(M-1)/(M+1)，不等于，不等于，不等于，不等于0 0；如如如如 I0I0，则，则，则，则NDVI=(M-1)RNDVI=(M-1)Rs,rs,r+I/M+1)R+I/M+1)Rs,rs,r+I+I，不仅不，不仅不，不仅不，不仅不等于等于等于等于0 0，而且与土壤辐射亮度有关。，而且与土壤辐射亮度有关。，而且与土壤辐射亮度有关。，而且与土壤辐射亮度有关。所以所以所以所以NDVINDVI受土壤影响较大。同时由于受土壤影响较大。同时由于受土壤影响较大。同时由于受土壤影响较大。同时由于NDVINDVI饱和值很饱和值很饱和值很饱和值很低
24、（低（低（低（LAILAIMAXMAX2-32-3）、非朗伯特性显著、大气影响较大，）、非朗伯特性显著、大气影响较大，）、非朗伯特性显著、大气影响较大，）、非朗伯特性显著、大气影响较大，因此因此因此因此NDVINDVI不是一个好的植被指数形式。不是一个好的植被指数形式。不是一个好的植被指数形式。不是一个好的植被指数形式。什么情况下裸露土壤的什么情况下裸露土壤的什么情况下裸露土壤的什么情况下裸露土壤的NDVI=0NDVI=0？7.4.3 7.4.3 土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的
25、寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 为了解释背景的光学特征变化并修正为了解释背景的光学特征变化并修正NDVI对土壤背对土壤背景的敏感，景的敏感，Huete等（等（1998）提出了可适当描述土壤）提出了可适当描述土壤-植植被系统的简单模型，即土壤调整植被指数（被系统的简单模型，即土壤调整植被指数（SAVI-Soil Adjusted Vegetation Index），其表达式为：），其表达式为：其中，其中，其中，其中，L L是一个土壤调节系数。是一个土壤调节系数。是一个土壤调节系数。是一个土壤调节系数。大量试验证明，大量试验证明，大量试验证明，大量试验证明，SAVISAVI降低了土壤背景
26、的影响，改善降低了土壤背景的影响，改善降低了土壤背景的影响，改善降低了土壤背景的影响，改善了植被指数与叶面积指数了植被指数与叶面积指数了植被指数与叶面积指数了植被指数与叶面积指数LAILAI的线性关系。但可能丢失的线性关系。但可能丢失的线性关系。但可能丢失的线性关系。但可能丢失部分植被信息，使植被指数偏低。一般来说，部分植被信息，使植被指数偏低。一般来说，部分植被信息，使植被指数偏低。一般来说，部分植被信息，使植被指数偏低。一般来说，SAVISAVI仅在仅在仅在仅在土壤线参数土壤线参数土壤线参数土壤线参数a a1 1，b b0 0时适用。时适用。时适用。时适用。寒假来临，不少的高中毕业生和大学
27、在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 Baret Baret和和和和GuyotGuyot（19911991）提出植被指数应该依特殊）提出植被指数应该依特殊）提出植被指数应该依特殊）提出植被指数应该依特殊的土壤线特征来校正，以避免其在低的土壤线特征来校正，以避免其在低的土壤线特征来校正，以避免其在低的土壤线特征来校正，以避免其在低LAILAI值时出现的错值时出现的错值时出现的错值时出现的错误。为此，他们又提出了转换型土壤调整指数误。为此，他们又提出了转换型土壤调整指数误。为此，他们又提出了转换型土壤调整指数误。为此，他们又提出了转换型土壤调整指数（
28、TSAVITSAVI），表示为：），表示为：），表示为：），表示为：TSAVI TSAVI是对是对是对是对SAVISAVI的改进，它着眼于土壤线实际的的改进，它着眼于土壤线实际的的改进，它着眼于土壤线实际的的改进，它着眼于土壤线实际的a a和和和和b b，而不是假设它们为，而不是假设它们为，而不是假设它们为，而不是假设它们为1 1和和和和0 0。为了减少为了减少为了减少为了减少SAVISAVI中裸露土壤的影响，中裸露土壤的影响，中裸露土壤的影响，中裸露土壤的影响，QiQi等（等（等（等（19941994）发）发）发）发展了修改型土壤调整植被指数（展了修改型土壤调整植被指数（展了修改型土壤调整植
29、被指数（展了修改型土壤调整植被指数（MSAVIMSAVI），表示为：），表示为：），表示为：），表示为：寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第七章第七章 植被遥感植被遥感第四节第四节第四节第四节 植被指数植被指数植被指数植被指数 (Vegetation Index)(Vegetation Index)及其应用及其应用及其应用及其应用 7.4.1 7.4.1 植被指数综述植被指数综述植被指数综述植被指数综述 7.4.2 7.4.2 植被指数分类植被指数分类植被指数分类植被指数分类 7.4.3 7.4.3 土壤背景影响
30、与消除土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除 7.4.4 7.4.4 大气影响与消除大气影响与消除大气影响与消除大气影响与消除 7.4.5 7.4.5 植被指数应用植被指数应用植被指数应用植被指数应用寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 大气对组成植被指数的红、近红外波段有不同的衰减系数。大气对组成植被指数的红、近红外波段有不同的衰减系数。大气对组成植被指数的红、近红外波段有不同的衰减系数。大气对组成植被指数的红、近红外波段有不同的衰减系数。大气的吸收和散射一般使植被的红光辐射增强（因散射、上行程大
31、气的吸收和散射一般使植被的红光辐射增强（因散射、上行程大气的吸收和散射一般使植被的红光辐射增强（因散射、上行程大气的吸收和散射一般使植被的红光辐射增强（因散射、上行程辐射中大气的贡献）、近红外辐射降低（因散射和水汽吸收等衰辐射中大气的贡献）、近红外辐射降低（因散射和水汽吸收等衰辐射中大气的贡献）、近红外辐射降低（因散射和水汽吸收等衰辐射中大气的贡献）、近红外辐射降低（因散射和水汽吸收等衰减作用），两者对比度下降，导致植被指数发生变化。尽管大气减作用），两者对比度下降，导致植被指数发生变化。尽管大气减作用），两者对比度下降，导致植被指数发生变化。尽管大气减作用），两者对比度下降，导致植被指数发生
32、变化。尽管大气效应影响各种植被指数，且总效果往往使植被指数信号下降，但效应影响各种植被指数，且总效果往往使植被指数信号下降，但效应影响各种植被指数，且总效果往往使植被指数信号下降，但效应影响各种植被指数，且总效果往往使植被指数信号下降，但其影响的程度却有很大的不同。其影响的程度却有很大的不同。其影响的程度却有很大的不同。其影响的程度却有很大的不同。差值植被指数在浑浊和晴朗的天气条件下变化很小，而比值差值植被指数在浑浊和晴朗的天气条件下变化很小，而比值差值植被指数在浑浊和晴朗的天气条件下变化很小，而比值差值植被指数在浑浊和晴朗的天气条件下变化很小，而比值植被指数数值可下降植被指数数值可下降植被指
33、数数值可下降植被指数数值可下降5050，其它指数位于上述两者之间。大气效，其它指数位于上述两者之间。大气效，其它指数位于上述两者之间。大气效，其它指数位于上述两者之间。大气效应对应对应对应对NDVINDVI的影响以气溶胶最严重，水汽次之，再次是瑞利散射。的影响以气溶胶最严重，水汽次之，再次是瑞利散射。的影响以气溶胶最严重，水汽次之，再次是瑞利散射。的影响以气溶胶最严重，水汽次之，再次是瑞利散射。这些影响限制了对植被的检测和对植被胁迫现象的探测。甚至有这些影响限制了对植被的检测和对植被胁迫现象的探测。甚至有这些影响限制了对植被的检测和对植被胁迫现象的探测。甚至有这些影响限制了对植被的检测和对植被
34、胁迫现象的探测。甚至有的研究发现，不确定的大气影响所产生的冠层光谱变化有时超过的研究发现，不确定的大气影响所产生的冠层光谱变化有时超过的研究发现，不确定的大气影响所产生的冠层光谱变化有时超过的研究发现，不确定的大气影响所产生的冠层光谱变化有时超过植被自身的变化。因此，在计算植被自身的变化。因此，在计算植被自身的变化。因此，在计算植被自身的变化。因此，在计算NDVINDVI，RVIRVI等植被指数之前，需等植被指数之前，需等植被指数之前，需等植被指数之前，需要对大气效应进行修正。要对大气效应进行修正。要对大气效应进行修正。要对大气效应进行修正。7.4.4 7.4.4 大气影响与消除大气影响与消除
35、大气影响与消除大气影响与消除寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 Kanfman Kanfman等（等（等（等（19921992）提出了大气阻抗植被指数）提出了大气阻抗植被指数）提出了大气阻抗植被指数）提出了大气阻抗植被指数（ARVI-atmospherically resistant vegetation indexARVI-atmospherically resistant vegetation index），），），），即利用可见光的蓝光（即利用可见光的蓝光（即利用可见光的蓝光（即利用可见光的蓝光（B B）和
36、红光（）和红光（）和红光（）和红光（R R）对大气响应的）对大气响应的）对大气响应的）对大气响应的差异，用红蓝波段组合替代了差异，用红蓝波段组合替代了差异，用红蓝波段组合替代了差异，用红蓝波段组合替代了NDVINDVI的红波段，以减的红波段，以减的红波段，以减的红波段，以减少植被指数对大气性质的依赖。少植被指数对大气性质的依赖。少植被指数对大气性质的依赖。少植被指数对大气性质的依赖。ARVIARVI可表示为：可表示为：可表示为：可表示为：其中，其中，其中，其中，gammagamma为光学路径效应因子，通常取为光学路径效应因子，通常取为光学路径效应因子，通常取为光学路径效应因子，通常取1.01.
37、0。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 ARVI ARVI减小了大气气溶胶引起的大气散射对红波段的影响，减小了大气气溶胶引起的大气散射对红波段的影响，减小了大气气溶胶引起的大气散射对红波段的影响，减小了大气气溶胶引起的大气散射对红波段的影响，减小了植被指数因大气条件变化而引起的变化。通过使用大气减小了植被指数因大气条件变化而引起的变化。通过使用大气减小了植被指数因大气条件变化而引起的变化。通过使用大气减小了植被指数因大气条件变化而引起的变化。通过使用大气辐射传输模型模拟表明，辐射传输模型模拟表明，辐射传输模型模拟
38、表明，辐射传输模型模拟表明，ARVIARVI对大气的敏感性比对大气的敏感性比对大气的敏感性比对大气的敏感性比NDVINDVI小小小小4 4倍。倍。倍。倍。PintyPinty和和和和VerstraeteVerstraete（19921992）针对大气效应，对）针对大气效应，对）针对大气效应，对）针对大气效应，对AVHRRAVHRR数据进行数据进行数据进行数据进行了自纠正处理，提出了一个了自纠正处理，提出了一个了自纠正处理，提出了一个了自纠正处理，提出了一个NIRNIR和和和和R R波段反射率的非线性组合指波段反射率的非线性组合指波段反射率的非线性组合指波段反射率的非线性组合指数全球环境监测指数
39、（数全球环境监测指数（数全球环境监测指数（数全球环境监测指数（GEMIGEMI），这一指数使），这一指数使），这一指数使），这一指数使AVHRRAVHRR数据的大数据的大数据的大数据的大气效应达到最小，却保留了植被覆盖的信息。气效应达到最小，却保留了植被覆盖的信息。气效应达到最小，却保留了植被覆盖的信息。气效应达到最小，却保留了植被覆盖的信息。GEMIGEMI可表示为：可表示为：可表示为：可表示为：寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 应该说明的是，叶冠背景对植被指数的影响也与应该说明的是，叶冠背景对植被指数的影响
40、也与应该说明的是，叶冠背景对植被指数的影响也与应该说明的是，叶冠背景对植被指数的影响也与大气有关。研究表明，随着大气气溶胶的增加，背景大气有关。研究表明，随着大气气溶胶的增加，背景大气有关。研究表明，随着大气气溶胶的增加，背景大气有关。研究表明，随着大气气溶胶的增加，背景值对植被指数的影响减小。值对植被指数的影响减小。值对植被指数的影响减小。值对植被指数的影响减小。LiuLiu和和和和HueteHuete（19951995）发展）发展）发展）发展了了了了“改进型土壤大气修正植被指数（改进型土壤大气修正植被指数（改进型土壤大气修正植被指数（改进型土壤大气修正植被指数（EVIEVI）”将背景调将背
41、景调将背景调将背景调整和大气修正结合起来。整和大气修正结合起来。整和大气修正结合起来。整和大气修正结合起来。EVIEVI被简化为：被简化为：被简化为：被简化为：EVI=2.5*(NIR-Red)/(NIR+6*Red-7.5*Blue-1)L L为背景（土壤）调整系数，为背景（土壤）调整系数，为背景（土壤）调整系数，为背景（土壤）调整系数，C C1 1，C C2 2为拟合系数。为拟合系数。为拟合系数。为拟合系数。MODISMODIS算法中使用：算法中使用：算法中使用：算法中使用：寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多
42、第七章第七章 植被遥感植被遥感第四节第四节第四节第四节 植被指数植被指数植被指数植被指数 (Vegetation Index)(Vegetation Index)及其应用及其应用及其应用及其应用 7.4.1 7.4.1 植被指数综述植被指数综述植被指数综述植被指数综述 7.4.2 7.4.2 植被指数分类植被指数分类植被指数分类植被指数分类 7.4.3 7.4.3 土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除土壤背景影响与消除 7.4.4 7.4.4 大气影响与消除大气影响与消除大气影响与消除大气影响与消除 7.4.5 7.4.5 植被指数应用植被指数应用植被指数应用植被指数应用寒假
43、来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 Leaf area index(LAI)is ratio of the total area of all leaves on a plant to the area of ground covered by the plant.寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 叶面积指数（叶面积指数
44、（叶面积指数（叶面积指数（LAILAI）是指每单位地表面积的叶面积比例。）是指每单位地表面积的叶面积比例。）是指每单位地表面积的叶面积比例。）是指每单位地表面积的叶面积比例。它对植物光合作用和能量传输是十分有意义的。绿色植物它对植物光合作用和能量传输是十分有意义的。绿色植物它对植物光合作用和能量传输是十分有意义的。绿色植物它对植物光合作用和能量传输是十分有意义的。绿色植物的叶子是它进行光合作用的基本器官，叶片的叶绿素在光的叶子是它进行光合作用的基本器官，叶片的叶绿素在光的叶子是它进行光合作用的基本器官，叶片的叶绿素在光的叶子是它进行光合作用的基本器官，叶片的叶绿素在光照条件下发生光合作用，产生
45、植物干物质积累，并使叶面照条件下发生光合作用，产生植物干物质积累，并使叶面照条件下发生光合作用，产生植物干物质积累，并使叶面照条件下发生光合作用，产生植物干物质积累，并使叶面积增大。叶面积越大则光合作用越强；而光合作用越强，积增大。叶面积越大则光合作用越强；而光合作用越强，积增大。叶面积越大则光合作用越强；而光合作用越强，积增大。叶面积越大则光合作用越强；而光合作用越强，又使植物群体的叶面积越大，植物干物质积累越多，生物又使植物群体的叶面积越大，植物干物质积累越多，生物又使植物群体的叶面积越大，植物干物质积累越多，生物又使植物群体的叶面积越大，植物干物质积累越多，生物量越大。量越大。量越大。量
46、越大。叶面积指数是利用遥感技术监测植被长势和估算产量叶面积指数是利用遥感技术监测植被长势和估算产量叶面积指数是利用遥感技术监测植被长势和估算产量叶面积指数是利用遥感技术监测植被长势和估算产量的关键参数。叶面积指数的关键参数。叶面积指数的关键参数。叶面积指数的关键参数。叶面积指数LAILAI往往是难以直接从遥感数据往往是难以直接从遥感数据往往是难以直接从遥感数据往往是难以直接从遥感数据获得，但是它与遥感参数植被指数间有密切的关系，它获得，但是它与遥感参数植被指数间有密切的关系，它获得，但是它与遥感参数植被指数间有密切的关系，它获得，但是它与遥感参数植被指数间有密切的关系，它是联系植被指数与植物光
47、合作用的一个主要的植冠形态参是联系植被指数与植物光合作用的一个主要的植冠形态参是联系植被指数与植物光合作用的一个主要的植冠形态参是联系植被指数与植物光合作用的一个主要的植冠形态参数，可以通过大量的理论和实验研究，建立各种相关的理数，可以通过大量的理论和实验研究，建立各种相关的理数，可以通过大量的理论和实验研究，建立各种相关的理数，可以通过大量的理论和实验研究，建立各种相关的理论和经验统计模型。论和经验统计模型。论和经验统计模型。论和经验统计模型。叶面积指数（叶面积指数（叶面积指数（叶面积指数（LAILAILAILAI）计算）计算）计算）计算寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准
48、备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多冠层反射率模型中的冠层反射率模型中的冠层反射率模型中的冠层反射率模型中的LAILAI 如果把如果把如果把如果把BooleanBoolean原理应用到植被原理应用到植被原理应用到植被原理应用到植被-土壤体系所构成土壤体系所构成土壤体系所构成土壤体系所构成的混合象元，则有：的混合象元，则有：的混合象元，则有：的混合象元，则有：其中其中其中其中R R,v,v,为植被冠层十分浓密为植被冠层十分浓密为植被冠层十分浓密为植被冠层十分浓密（把土壤背景全部覆盖掉），或者说（把土壤背景全部覆盖掉），或者说（把土壤背景全部覆盖掉），或者说（把土壤背景全
49、部覆盖掉），或者说植被层厚为无限深时的植被冠层反射植被层厚为无限深时的植被冠层反射植被层厚为无限深时的植被冠层反射植被层厚为无限深时的植被冠层反射率因子，率因子，率因子，率因子，R Rs,s,为土壤背景的双向反射为土壤背景的双向反射为土壤背景的双向反射为土壤背景的双向反射率因子，率因子，率因子，率因子，k k 为消光系数，是为消光系数，是为消光系数，是为消光系数，是0 0、LADLAD等参数的函数。等参数的函数。等参数的函数。等参数的函数。寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多PVIPVI与与与与LAILAI关系关系
50、关系关系假设存在土壤线（斜率假设存在土壤线（斜率假设存在土壤线（斜率假设存在土壤线（斜率MM，截距，截距，截距，截距I I）：）：）：）：注意到存在：注意到存在：注意到存在：注意到存在：，以及：，以及：，以及：，以及：R Rs,irs,ir=MR=MRs,rs,r+I+I若假定若假定若假定若假定k kir ir=k=kr r=k=k，I=0I=0，则有：，则有：，则有：，则有：因此因此因此因此PVIPVI与与与与LAILAI成指数型函数关系，与植被反射率成线成指数型函数关系，与植被反射率成线成指数型函数关系，与植被反射率成线成指数型函数关系，与植被反射率成线性关系，与土壤背景信息无关（假设性关