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遥感常用ndvi、mndwi、ndbi等三个指数的计算及landsat8应用

NDVI

NDVI,植被覆盖指数。应用于检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等。

中文名

归一化差分植被指数

外文名

Normalized Difference Vegetation Index

简称

NDVI

影响因素

植物的蒸腾作用、太阳光的截取

简介

NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化差分植被指数,标准差异植被指数),也称为生物量指标变化,可使植被从水和土中分离出来。

表达式:

NIR 和R分别为近红外波段和红波段处的反射率值。[1]

和植物的蒸腾作用、太阳光的截取、光合作用以及地表净初级生产力等密切相关。特点

1、NDVI 能够部分消除与太阳高度角、卫星观测角、地形、云影等与大气条件有关的

辐射变化的影响;[1]

2、NDVI 结果被限定在[-1,1]之间,避免了数据过大或过小给使用带来的不便;[1]

3、NDVI 是植被生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子;[1]

4、非线性变换,增强了NDVI 低值部分,抑制了高值部分,导致NDVI数值容易饱和,

对高植被密度区敏感性降低:

表1Landsat7 Landsat8卫星对比

NDWI

NDWI(Normalized Difference Water Index,归一化水指数),用遥感影像的特定波段进行归一化差值处理,以凸显影像中的水体信息。目前对于NDWI有S. K. McFEETERS和Bo-caiGao的两种不同做法,且都于1996年发表在权威国际遥感学术杂志上。对于NDWI 的命名尚有争议。

1.Mcfeeters在1996年提出的归一化差分水体指数(NDWI)[1]

其表达式为:

NDWI =(p(Green)-p(NIR))/(p(Green)+p(NIR))

是基于绿波段与近红外波段的归一化比值指数。该NDWI一般用来提取影像中的水体信息,效果较好。

局限性:用NDWI来提取有较多建筑物背景的水体,如城市中的水体,其效果会较差。

2. Gao于1996年也命名了一个NDWI[2],用于研究植被的含水量。

其表达式为:

NDWI=(p(NIR)-p(MIR))/(p(NIR)+p(MIR))

=(p(0.86μm)-p(1.24μm))/(p(0.86μm)+p(1.24μm))

植被水分指数NDWI是基于中红外与近红外波段的归一化比值指数。与NDVI相比,它能有效地提取植被冠层的水分含量;在植被冠层受水分胁迫时,NDWI指数能及时地响应,这

对于旱情监测具有重要意义。

而Wilson等在研究美国缅甸因州的森林时,使用了归一化湿度指数(Normalized Difference Moisture Index, NDMI),其表达式与Gao的完全一致。由于Gao的NDWI与Wilson等的NDMI指数的意义与用途是一致的,而与Mcfeeters用于研究水体的NDWI指

数有所不同,因此一般将用于研究植被含水量的指数改称为NDMI指数。

3. 徐涵秋(2005)的MNDWI指数[3]

在对Mcfeeters提出的归一化差异水体指数(NDWI)分析的基础上,对构成该指数的波长组合进行了修改,提出了改进的归一化差异水体指数MNDWI(Modified NDWI), 并分别将该

指数在含不同水体类型的遥感影像进行了实验,大部分获得了比NDWI好的效果,特别是提取城镇范围内的水体.NDWI指数影像因往往混有城镇建筑用地信息而使得提取的水体范围和

面积有所扩大.实验还发现MNDWI比NDWI更能够揭示水体微细特征,如悬浮沉积物的分布、水质的变化.另外, MNDWI可以很容易地区分阴影和水体, 解决了水体提取中难于消除阴影

的难题.

其表达式为:

MNDWI =(p(Green)-p(MIR))/(p(Green)+p(MIR))

NDBI

TM影像是指美国陆地卫星4~5号专题制图仪(thematic mapper)所获取的多波段扫描影像。

TM影像有7个波段,以下是他们的波谱范围:

TM-1为0.45~0.52微米,蓝光波段

TM-2为0.52~0.60微米,绿光波段

TM-3为0.63~0.69微米,红光波段,以上为可见光波段;

TM-4为0.76~0.90微米,为近红外波段;

TM-5为1.55~1.75微米,中红外波段

TM-6为10.40~12.50微米,为热红外波段

TM-7为2.08~2.35微米,为远红外波段;

Tm影像中归一化建筑指数为b5NDBI=(b5-b4)/(b5+b4) NDBI=(p(MIR)-p(NIR))/(p(MIR)+p(NIR))

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