Experimento 23 Extracción del índice de vegetación a partir de imágenes de teledetección

I. Propósito del experimento

Al aplicar las funciones relevantes del software ENVI, aprenda a extraer información de teledetección de vegetación de superficie a partir de datos de imágenes de teledetección multibanda de TM: índice de vegetación normalizado NDVI. ratio La operación práctica del índice de vegetación RV I y el índice de vegetación mejorado EVI, así como el uso de la calculadora del índice de vegetación, profundizará la comprensión de los tipos y métodos de adquisición de información cuantitativa de vegetación mediante teledetección. Esta investigación profundizará nuestra comprensión de los tipos de información cuantitativa sobre la vegetación mediante teledetección y cómo obtenerla.

Contenido experimental

1) Extracción del índice de vegetación normalizado (NDVI); 2) Extracción del índice de vegetación proporcional (RVI); 4) Extracción del índice de vegetación mejorado (EVI); ) Funcionamiento de la calculadora del índice de vegetación.

3. Requisitos experimentales

① Dominar el concepto y significado del índice de vegetación. ② Comprender el índice de vegetación normalizado (NDVI), el índice de vegetación proporcional (RVI) y el índice de vegetación mejorado (EVI). ) ) fórmula de cálculo y significado de la fórmula ③Utilice la calculadora del índice de vegetación para calcular el índice de vegetación de las imágenes de teledetección Guilin Landsat-5 TM; Escribe un informe de laboratorio.

IV.Condiciones técnicas

① Microcomputadora: imagen de detección remota Guilin Land ta-5 TM; ③ software ENVI; ④ software ACDSee (versión 4.0 o superior).

V. Procedimientos Experimentales

Los índices de vegetación (VI) son un parámetro numérico obtenido mediante la combinación de datos de teledetección multibanda que puede reflejar cuantitativamente la distribución de información integral sobre la vegetación del suelo. . Según los diferentes diseños de modelos matemáticos y físicos, existen varios algoritmos de índice de vegetación y, por lo tanto, también existen diferentes índices de vegetación. Todos ellos tienen su propio enfoque de aplicación. En este experimento, sólo hay tres índices de vegetación de uso común, a saber, el índice de vegetación normalizado (NDVI), el índice de vegetación de proporción (RVI) y el índice de vegetación mejorado (EVI). Sus fórmulas de cálculo se han enseñado en el curso "Geología de teledetección". Sí, no entraré en detalles aquí. Al aprender y utilizar el índice de vegetación, debe tener algunos conocimientos básicos.

(1) La reflectividad del infrarrojo cercano y del R en la vegetación verde sana es bastante diferente (Figura 23-1). La razón es que el R es una fuerte absorción para las plantas verdes, mientras que el infrarrojo cercano sí lo es. altamente reflectante y transmisible;

Figura 23-1 Características espectrales de la vegetación

(2) El propósito de establecer un índice de vegetación es sintetizar efectivamente señales espectrales relevantes, mejorar la información de la vegetación y reducir información no relacionada con la vegetación;

(2) El propósito de establecer un índice de vegetación es sintetizar de manera efectiva señales espectrales relevantes, mejorar la información sobre la vegetación y reducir la información no relacionada con la vegetación.

(3) El índice de vegetación tiene características regionales y temporales obvias, y se ve afectado por la propia vegetación, el medio ambiente, la atmósfera y otras condiciones.

Todos los cálculos de índices de vegetación requieren datos de reflectancia multiespectrales o hiperespectrales de alta precisión. Los datos de radiancia sin corrección atmosférica o los datos de valor DN con una escala de 1 no son adecuados para calcular índices de vegetación. Este experimento selecciona imágenes de teledetección Landsat-5 TM de la ciudad de Guilin para calcular varios índices de vegetación de uso común. Los pasos de operación específicos son los siguientes.

1. Corrección de radiación

Realice la corrección de radiación en las imágenes de detección remota Landsat-5 TM de la ciudad de Guilin. El método de corrección de radiación se refiere al libro "Corrección de radiación de imágenes de detección remota". Experimento 19".

2. Índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI)

El índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI), denominado NDVI, aumenta la dispersión de las hojas verdes en el rango del infrarrojo cercano y la dispersión de clorofila en el infrarrojo La diferencia en el rango de absorción. Para detectar el estado de crecimiento de la vegetación, cobertura vegetal, etc., la fórmula de cálculo es

NDVI = (NIR-R)/(NIR R) (23-1)

Donde: NIR es La reflectividad de la banda del infrarrojo cercano; R es la reflectividad de la banda del infrarrojo. El valor NDVI varía de -1 a 1. Los valores negativos significan que el suelo está cubierto de nubes, agua, nieve, etc., y la reflectividad de la luz visible es alta de 0 a 1, los valores negativos significan que la reflectividad de la luz visible es alta; El suelo está cubierto de nubes, agua, nieve, etc., y la reflectividad de la luz visible es alta.

Los valores de NDVI oscilan entre -1 y 1. Los valores negativos indican que el suelo está cubierto de nubes, agua, nieve, etc., y la reflectividad de la luz visible es alta; 0 indica que hay rocas o suelo expuesto en el suelo, etc.

Para imágenes de teledetección Landsat-5 TM, TM3 de 0,62 a 0,69 μm es la banda roja y TM4 de 0,76 a 0,96 μm es la banda del infrarrojo cercano.

3.

3. Índice de proporción de vegetación (RVI)

El índice de vegetación ratiométrico (RVI), conocido como RVI, es la dispersión y dispersión del verde. hojas en la banda del infrarrojo cercano La proporción de absorción de clorofila en la banda del infrarrojo. -2)

Los valores de RVl oscilan entre 0 y 30. El RVI de zonas cubiertas por vegetación verde y sana es mucho mayor que 1, mientras que el RVI de zonas sin vegetación (suelo desnudo, construcciones artificiales, cuerpos de agua, vegetación muerta o plagas graves de insectos) Cerca de 1.

En la imagen de teledetección Landsat-5 TM, TM3 de 0,62 a 0,69 μm es la banda roja y TM4 de 0,76 a 0,96 μm es la banda del infrarrojo cercano.

4. Índice de vegetación mejorado (EVI)

El índice de vegetación mejorado (EVI), conocido como EVI, mejora la señal de vegetación agregando una banda azul, resolviendo el problema del fondo del suelo. y el gas atmosférico La influencia de la dispersión del sol sobre la vegetación densa se utiliza a menudo en áreas con vegetación densa. La fórmula de cálculo es la siguiente

Tutorial del experimento geológico de teledetección

El rango de valores de. EVI es -1~1, generalmente en áreas de vegetación verde. El rango de valores es 0,2~0,8.

En las imágenes de teledetección Landsat-5 TM, TM3 0,62~0,69 μm es la banda roja, TM4 0,76~0,96 μm es la banda del infrarrojo cercano, TM1 0,45~0,52 μm es la banda de luz azul y TM1 0,45~0,52 μm es la banda de luz azul, TM4 0,76~0,96 μm es la banda de infrarrojo cercano. 0,52 μm es la banda de luz azul.

5. Calculadora de índice de vegetación

ENVI proporciona una calculadora de índice de vegetación, que puede seleccionar un índice de vegetación calculable de acuerdo con las condiciones de la banda de la imagen de entrada y proporciona una verificación cruzada biofísica. Función para mejorar la precisión del cálculo del índice de vegetación.

La imagen de entrada debe contener información de longitud de onda central y debe estar corregida radiométricamente. Los índices de vegetación en áreas sombreadas a menudo son inexactos debido a la falta de suficiente energía lumínica en las áreas sombreadas. Para los datos de teledetección Guilin Landsat-5 TM que han sido corregidos por la atmósfera FLAASH, el funcionamiento de la calculadora del índice de vegetación es el siguiente:

(1) Seleccione "Spectralgt; Vegetation Analysisgt; Vegetation Index Calcularot" en la barra de menú principal de ENVI ", seleccione los datos de detección remota Guilin Landsat-5 TM corregidos atmosféricamente con FLAASH en el cuadro de diálogo de entrada de datos y haga clic en "Aceptar" para abrir el cuadro de diálogo "Parámetros del índice de vegetación" (Figura 23). Haga clic en "Aceptar" para abrir el cuadro de diálogo "Parámetros del índice de vegetación" (Figura 23-2).

Figura 23-2 Cuadro de diálogo Parámetros de índice de vegetación

(2) "Seleccionar índice de vegetación" en el cuadro de diálogo "Parámetros de índice de vegetación". La lista "Seleccionar índice de vegetación" muestra todos los índices de vegetación que se pueden calcular con estos datos y puede elegir según las necesidades reales.

(3) Verificación cruzada biofísica: el valor predeterminado es "Activado". Si desea utilizar el índice de vegetación calculado para las herramientas de análisis de vegetación, seleccione "Desactivado".

(4) Seleccione la ruta de salida y el nombre del archivo, y haga clic en el botón "Aceptar" para realizar el cálculo del índice de vegetación.

6. Registro de resultados

Utilice la calculadora de índice de vegetación para calcular el índice de vegetación de las imágenes de teledetección Landsat-5 TM de la ciudad de Guilin y compare el impacto de varios modelos de índice de vegetación en la vegetación. extracción y uso de información El documento W ORD "Comparación del impacto de diferentes modelos de índices de vegetación en la extracción de vegetación" se registra y guarda en su propia carpeta de trabajo.

VI.Informe del experimento

(1) Describir brevemente el proceso experimental.

(2) Responda la pregunta: ¿Cuál es el papel de la corrección de radiación en el cálculo del índice de vegetación? ¿Se puede calcular el índice de vegetación sin corrección de radiación? ¿Por qué? 2) Basado en los modelos matemáticos de NDVI, RVI y EVI, combinados con sus imágenes, analizar las diferencias y características de estos tres tipos de información de vegetación por teledetección.

Consulte el Apéndice 1 para conocer el formato del informe experimental.