Вегетационные индексы — GIS-Lab

Содержание

  • 1Введение
  • 2Случай разреженной растительности
  • 3Выбор ВИ
  • 4Индексы устойчивые к влиянию почвы
  • 5Индексы устойчивые к влиянию атмосферы
  • 6Литература:
  • 7Ссылки по теме

Введение

Вегетационный индекс (ВИ) это показатель, рассчитываемый в результате операций с разными спектральными диапазонами (каналами) ДДЗ, и имеющий отношение к параметрам растительности в данном пикселе снимка. Эффективность ВИ определяется особенностями отражения; эти индексы выведены, главном образом, эмпирически.

Основное предположение по использованию ВИ состоит в том, что некоторые математические операции с разными каналами ДЗЗ могут дать полезную информацию о растительности. Это подтверждается множеством эмпирических данных. Второе предположение – это идея, что открытая почва на снимке будет формировать в спектральном пространстве прямую линию (т.н.

На этот момент мы имеем две разных идеи о направлении линий одинаковой растительности (изовегетационных линий):

  1. Все изовегетационные линии сходятся в одной точке. Индексы, которые придерживаются этого предположения – это «ratio-based», относительные индексы, которые измеряют наклон линий между точкой конвергенции и точки RED-NIR соотношения в пикселе. Примерами являются индексы: NDVI, SAVI, и RVI.
  2. Все изовегетационные линии идут параллельно почвенной линии. Эти индексы обычно называют «перпендикулярными» индексами, они измеряют перпендикулярное расстояние от почвенной линии до точки RED-NIR в пикселе. Примеры: PVI, WDVI, и DVI.

Случай разреженной растительности

При всем своем разнообразии большей частью вегетационные индексы работают для территорий с разреженным растительным покровом очень плохо. Если растительный покров скудный, то спектр снимка в основном зависит от почвы. Почвы могут различаться очень сильно по отражению, даже если для анализа используются очень широкие спектральные диапазоны. Huete et al.

(1985) и Elvidge and Lyon (1985) показали, что почвенный фон сильно влияет на индексы – если он яркий, то значение индекса будет меньше, если фон темный, то индекс будет больше. Elvidge and Lyon (1985) показали, что многие фоновые материалы (почва, камни, растительная подстилка) сильно варьируют в красном – ближнем инфракрасном диапазоне, и это может сильно изменить индекс. Для решения этих проблем более эффективным методом является применение анализа спектральных смесей.

Читайте также:  Чем отличаются депрессанты от стимуляторов?

Для определенных ВИ существуют свои пороги чувствительности к разреженности растительности (например NDVI не стоит применять, если растительный покров меньше 30%):

  • RVI, NDVI, IPVI = 30%
  • SAVI, MSAVI1, MSAVI2 = 15%
  • DVI = 30%
  • PVI, WDVI, GVI = 15%

Выбор ВИ

NDVI – самый известный индекс и ему больше всего доверяют. NDVI прост для вычисления, имеет самый широкий динамический диапазон из распространенных ВИ, и лучшую чувствительность к изменениям в растительном покрове. Он умеренно чувствителен к изменениям почвенного и атмосферного фона, кроме случаев с бедной растительностью.

PVI – несколько менее, но тоже широко распространен. Имеет узкий динамический диапазон и меньшую чувствительность и очень чувствителен к изменению атмосферы. Относительно прост в использовании и нахождении почвенной линии, что важно для использования других индексов. Иногда он лучше чем NDVI если вы имеете бедную растительность.

SAVI – хороший вариант, если цель исследования – разреженная растительность. В этом случае, если вы используете корректирующий фактор L больше чем 0.5, вы должны быть готовы к указанию статьи Huete (1988) и того факта, что корректирующий фактор должен быть больше чем 0.5, если растительный покров мал.

MSAVI также хорош, но он очень редко используется. Многие индексы, корректирующие вличние почвы, требуют предварительной атмосферой коррекции. Если вы всерьез планируете использовать вегетационные индексы для долговременного мониторинга, вы должны очень внимательно проанализировать вариабельность почв и выполнить атмосферную коррекцию.

Индексы устойчивые к влиянию атмосферы

{amp}#xA;~RVI = NIR/RED{amp}#xA;

Все почвы различаются между собой. Различные почвы имеют разные спектры отражения. Как обсуждалось выше, все вегетационные индексы подразумевают, что существует почвенная линия, которая имеет один наклон в пространстве Red-NIR. Однако часто случается так, что почвы различаются очень сильно и они имеют разные угла наклона на одном и том же снимке.

Таким же образом, понятие о изовегетационных линиях (параллельных или пересекающихся в точке «0») является не совсем верным, потому что изменения влажности почвы (которые идут вдоль изовегетационных линий) будут вносить ошибки в определение значения индекса. Проблема почвенного шума наиболее актуальна для тех территорий, где растительность разрежена.

Читайте также:  Питание после инсульта головного мозга: примерное меню

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Эти индексы уменьшают почвенный шум, ценой уменьшения динамического диапазона (dynamic range) индекса. Эти индексы немного менее чувствительны к изменению растительного покрова, чем NDVI, но более чувствительны, чем PVI, см. Qi et al. (1994).

Состояние атмосферы все время изменятся. Воздушная прослойка поглощает некоторое количество света, проходящее через нее, а также рассеивает его, благодаря взвешенным аэрозолям. Атмосфера может изменяться очень сильно на протяжении одной сцены, особенно на территории с высоким рельефом. Это изменяет количество света, попадающее на приборы, и может вызвать ошибки в вычислении индексов.

Особенно сильно эта проблема сказывается на сравнении результатов полученных в разное время. Следующие индексы пытаются решить эту проблему без применения специальной атмосферной коррекции. ВНИМАНИЕ: Эти индексы достигают уменьшения чувствительности к влиянию атмосферу ценой уменьшения динамического диапазона.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *