地表反射率,温度,植被指数

基本原理一)地表反射率是指地表物体向各个方向上反射的太阳总辐射通量与到达该物体表面上的总辐射通量之比。

反照率可以通过遥感成像提供的辐射亮度值L 或反照率p ，二向性反射率分布函数BRDF 来获得：地物反射率的光谱特征差异是从遥感影像中识别地表不同类型地物的基本依据，也是地表其他各种物理、生物物理参数反演的依据地表。

地表反射率的计算步骤：1、辐射定标：根据遥感影像DN 值计算到达传感器的各波段辐射亮度也就是将传感器记录的辐射量化值（Digital Number ，DN ）转换成绝对辐射亮度值、表观反射率，或者表观温度的过程。

绝对定标：通过各种标准辐射源，建立辐射亮度值与辐射量化值（DN ）之间的定量关系式中，辐射亮度值L 的常用单位为W/(m2.μm.sr)，或者μW/(cm2.nm.sr) 。

1W/(m2.μm.sr)=0.1 μW/(cm2.nm.sr)2、各波段表观反射率计算3、大气辐射校正（ENVI FLAASH/QUAC ）绝对大气辐射校正：消除大气辐射衰减效应，将遥感影像的DN 值转换为地表反射率、辐亮度、地表温度等的方法，此过程包含了辐射定标。

相对大气辐射校正：将遥感影像的DN 值转换为类似的整型数，同时消除大气辐射衰减效应。

FLAASH 是用数学建模辐射的物理行为，纠正波长在可见光至近红外和短波红外区域，最多3微米。

（对于热地区，使用基本工具>预处理>校准工具>热大气压校正菜单选项。

）不同于预先计算模拟结果的数据库内插辐射传输特性许多其他大气校正程序， FLAASH 采用了MODTRAN4辐射传输代码。

MODTRAN4并入ENVI FLAASH 的版本被修改，以校正在HITRAN -96水行参数的误差。

可以选择任何一种标准MODTRAN 大气模型和气溶胶类型，FLAASH 还包括以下功能：校正邻近效应（像素混合是由于表面反射辐射的散射） 计算场景的平均能见度（气溶胶/雾量）。

地表反射率、温度、植被指数、几何精纠正和Landsat影像影像几何精纠正1.深入理解影像几何精纠正的原理2.学会使用影像对影像的几何精纠正方法和具体操作步骤1. 扫描地形图（宁夏中卫地区1:25万104811.img ）进行几何精纠正（包括投影参数、单位的调整将选定参考点保存）。

2. 利用纠正好的全色波段高分辨率影像完成同景多光谱影像的几何精纠正。

1. 扫描地形图（宁夏中卫地区1:25万104811.img ）进行几何精纠正（包括投影参数、单位的调整将选定参考点保存）。

2. 利用纠正好的全色波段高分辨率影像完成同景多光谱影像的几何精纠正Landsat影像数据下载、导入、目视解译与分析1．学会在美国NASA/USGS网上进行Landsat卫星影像的检索和下载，认识影像名编号意义。

2．初步掌握ENVI/IDL影像处理软件的使用方法，熟悉软件的用户界面、功能模块，掌握基本功能的使用。

复习遥感导论课程中的遥感影像目视解译环节，选择自己熟悉的地区，进行Landsat TM/ETM+影像的目视解译。

实习内容1、课前准备：根据自己感兴趣的地区，下载一景Landsat TM/ETM+影像。

2、将单波段分别添加在ENVI中（采用file| open image file工具，注意在添加波段数据时，热红外波段影像应另存为一个文件）3、利用Basic tools | layer stscking视窗选择多波段影像进行添加，在available中选择刚才添加的影像，选择RGB color分别选取4、3、2和7、4、2波段组合进行彩色合成，此时，可以再打开一个视窗（new display）观察地物的色调变化。

列表说明上述地物分别在两种波段组合下的颜色特征。

4、查询并记录影像文件的基本信息、投影信息，以及各个波段直方图信息。

5、将影像缩小、放大、漫游工具识别影像中的土地利用/土地覆盖类型，可能的土地利用/土地覆盖类型包括：(1) 耕地farmland(8) 公路/铁路road or railway(2) 草地grassland(9) 河流stream(3) 裸地barren land(10) 水库reservoir(4) 森林forest(11) 冰雪ice and snow(5) 城镇居民地town(12) 云cloud(6) 农村居民地village(13) 阴影shadow(7) 沙漠desert6、利用load RGB将图像显示，后用视窗中的光谱剖面工具，提取上述地物在不同波段的数值（Digital Number，DN）；要求针对影像中的6种地物至少各采集10个样本，取平均值，做光谱剖面图，分析不同地物的灰度值随波段变化的特点。

操作方法及过程1、使用ENVI对landsat 7 ETM+原始数据进行辐射定标：①对1、2、3、4、5、7波段进行辐射定标。

利用ENVI中的File |Open External File |Landsat Geo TIFF with MetaData加载威武市Landsat ETM+原始影像数据中的_MTL文件，再利用Basic Tools |Preprocessing |Calibration Utilities |Landsat Calibration 在弹出的对话对话框中选择包含1、2、3、4、5、7波段的_MTL文件，将Calibration Type选为Radiance，然后选择输出路径保存为radiance。

②对61和62波段进行辐射定标。

步骤和上面的一样，只是选择输入文件时为包含61和62波段的_MTL文件，将结果保存为radiance_band6。

2、将BSQ格式的影像数据转化为BIL：利用Basic Tools |Convert Data，弹出对话框中选择Radiance，Output Interleave中选择BIL，选择输出路径保存为radiance_BIL。

3、使用FLAASH大气辐射校正模型进行地表反射率的计算：①利用Spectral |FLASSH弹出大气校正模型参数设置窗口如下：分别按照以上所示的内容进行参数设置，将输入文件设为radiance_BIL，输出文件设为flassh，设置Scene Center Location时，打开原始影像在头文件中找到行和列，算出中心行和列，利用Pixel Locator工具找到中心点的经纬度。

将Sensor Type设为Landsat TM7。

设置Ground Elevation时，利用裁剪工具在亚洲幅SRTM DEM影像数据中裁剪该地区的DEM数据，再用统计功能算出高程的平均值为2058m。

在头文件中找到Flight Data：1999年8月10日，Flight Time GTM:3时36分39秒。

MODIS数据介绍数据概况1999年2月18日，美国成功地发射了地球观测系统（EOS）的第一颗先进的极地轨道环境遥感卫星Terra。

它的主要目标是实现从单系列极轨空间平台上对太阳辐射、大气、海洋和陆地进行综合观测，获取有关海洋、陆地、冰雪圈和太阳动力系统等信息，进行土地利用和土地覆盖研究、气候季节和年际变化研究、自然灾害监测和分析研究、长期气候变率的变化以及大气臭氧变化研究等，进而实现对大气和地球环境变化的长期观测和研究的总体（战略）目标。

2002年5月4日成功发射Aqua星后，每天可以接收两颗星的资料。

搭载在Terra和Aqua两颗卫星上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）是美国地球观测系统（EOS）计划中用于观测全球生物和物理过程的重要仪器。

它具有36个中等分辨率水平（0.25um~1um）的光谱波段，每1-2天对地球表面观测一次。

获取陆地和海洋温度、初级生产率、陆地表面覆盖、云、汽溶胶、水汽和火情等目标的图像。

本网站提供的MODIS陆地标准产品来自NASA的陆地过程分布式数据档案中心（The Land Processes Distributed Active Archive Center,LP DAAC/NASA）。

包括：基于Terra星和Aqua星数据的地表反射率（250m,daily;500m,daily;250m,8days;500m,8day）、地表温度（1000m,daily;1000m,8days;5600m,daily）、地表覆盖（500m,96days;1000m,yearly）、植被指数NDVI&EVI （250m,16daily;500m,16days;1000m,16days;1000m,monthly;、温度异常/火产品（1000m,daily;1000m,8days）、叶面积指数LAI/光合有效辐射分量FPAR（1000m,8days）、总初级生产力GPP（1000m,8days）。

地表反射率、温度、植被指数、几何精纠正和Landsat影像一、DNVI建模【地表反射率】第3波段第4波段【DNVI】【3、4波段表观反射率和地表反射率的线性关系】【表观反射率和地表反射率的线性关系数学表达式】波段关系式波段关系式1波段y=0.8933*x+0.0473 4波段y=0.9401*x+0.0065 2波段y=0.8801*x+0.0242 5波段y=0.9399*x+0.001 3波段y=0.9161*x+0.0143 7波段y=0.9584*x+0.0004【部分地物的DNVI值】地物DNVI值min max mean stdev Reservior 0.057713 0.338587 0.145087 0.038598 Snow -0.12395 0.152669 0.025088 0.031572Urban -0.356923 0.038094 -0.273288 0.045284Plant 0.333387 0.786695 0.656094 0.081619Desert 0.071897 0.155663 0.100783 0.014291River 0.043469 0.429917 0.127503 0.08131【结果与分析】：通过对提取地物的DNVI值的可以发现，绿色的DNVI值比较高，原因是绿色植物叶绿素引起的红光吸收和叶肉组织引起的近红外光反射使得植被在近红外波段和红光波段有很大的差异；水体和裸地在红光波段和近红外波段反射率相当，因此水库和裸地的NDVI值接近0；雪地NDVI最低值中出现负值，是由于在近红外波段比可见光波段有较低的反射率；沙漠中植被很少，因此其近红外波段和红光波段的反射情况和裸地类似，因此其NDVI值接近于0；河流的NDVI值稍大于由于河流中存在一定的含沙量，使得地物在近红外波段的反射率大于近红外波段。

二、温度反演【温度反演】低增益温度反演高增益温度反演【第1波段部分地物低增益温度反演数据】开尔文温度摄氏温度反演温度地物min max mean stdev min max mean Reservior 287.47641 289.289886 288.13127 0.388036 14.32641 16.13989 14.98127 Snow 273.154785 293.990417 278.177771 3.788266 0.004785 20.84042 5.027771 Bare Land 295.989319 310.676086 303.445647 2.819391 22.83932 37.52609 30.29565 Urban 300.165253 310.928528 307.469228 1.530421 27.01525 37.77853 34.31923 Plant 294.278015 305.525879 298.698402 2.333251 21.12802 32.37588 25.5484 Desert 302.605286 309.915955 306.491575 1.39902 29.45529 36.76596 33.34158影像几何精纠正1.深入理解影像几何精纠正的原理2.学会使用影像对影像的几何精纠正方法和具体操作步骤1. 扫描地形图（宁夏中卫地区1:25万104811.img ）进行几何精纠正（包括投影参数、单位的调整将选定参考点保存）。

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载植被指数整理介绍地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容植被指数介绍目录TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc408667889" 1. 植被指数概述 PAGEREF _Toc408667889 \h 3HYPERLINK \l "_Toc408667890" 2. 植被指数的分类 PAGEREF _Toc408667890 \h 3HYPERLINK \l "_Toc408667891" 2.1不考虑影响因子 PAGEREF_Toc408667891 \h 3HYPERLINK \l "_Toc408667892" 2.2考虑影响因子 PAGEREF_Toc408667892 \h 4HYPERLINK \l "_Toc408667893" 2.2.1 消除土壤因子 PAGEREF _Toc408667893 \h 4HYPERLINK \l "_Toc408667894" 2.2.2 消除大气因子 PAGEREF _Toc408667894 \h 4HYPERLINK \l "_Toc408667895" 2.2.3 消除综合因子 PAGEREF _Toc408667895 \h 5HYPERLINK \l "_Toc408667896" 3. 植被指数的应用 PAGEREF _Toc408667896 \h 5HYPERLINK \l "_Toc408667897" 3.1生态 PAGEREF_Toc408667897 \h 5HYPERLINK \l "_Toc408667898" 3.2林业 PAGEREF_Toc408667898 \h 7HYPERLINK \l "_Toc408667899" 3.3农业 PAGEREF_Toc408667899 \h 9HYPERLINK \l "_Toc408667900" 3.4环境 PAGEREF_Toc408667900 \h 10HYPERLINK \l "_Toc408667901" 3.5海洋 PAGEREF_Toc408667901 \h 11HYPERLINK \l "_Toc408667902" 参考文献 PAGEREF_Toc408667902 \h 12植被指数概述植被指数是用不同波段的植被-土壤系统的反射率因子以一定形式组合成的参数，它与植被特征参数间的函数联系比单一波段值更稳定、可靠[1]。

操作方法及过程1、使用ENVI对landsat 7 ETM+原始数据进行辐射定标：①对1、2、3、4、5、7波段进行辐射定标。

利用ENVI中的File |Open External File |Landsat Geo TIFF with MetaData加载威武市Landsat ETM+原始影像数据中的_MTL文件，再利用Basic Tools |Preprocessing |Calibration Utilities |Landsat Calibration 在弹出的对话对话框中选择包含1、2、3、4、5、7波段的_MTL文件，将Calibration Type选为Radiance，然后选择输出路径保存为radiance。

②对61和62波段进行辐射定标。

步骤和上面的一样，只是选择输入文件时为包含61和62波段的_MTL文件，将结果保存为radiance_band6。

2、将BSQ格式的影像数据转化为BIL：利用Basic Tools |Convert Data，弹出对话框中选择Radiance，Output Interleave中选择BIL，选择输出路径保存为radiance_BIL。

3、使用FLAASH大气辐射校正模型进行地表反射率的计算：①利用Spectral |FLASSH弹出大气校正模型参数设置窗口如下：分别按照以上所示的内容进行参数设置，将输入文件设为radiance_BIL，输出文件设为flassh，设置Scene Center Location时，打开原始影像在头文件中找到行和列，算出中心行和列，利用Pixel Locator工具找到中心点的经纬度。

将Sensor Type设为Landsat TM7。

设置Ground Elevation时，利用裁剪工具在亚洲幅SRTM DEM影像数据中裁剪该地区的DEM数据，再用统计功能算出高程的平均值为2058m。

在头文件中找到Flight Data：1999年8月10日，Flight Time GTM:3时36分39秒。

植被的反射特性植被不仅仅是我们家园中的装饰，它还在有效地调节着地表的热量，保护我们的环境免受极端的气温，而最显著的功能之一就是反射。

反射是植物态植物与地表表面之间的相互作用，它主要是由入射太阳光反射离地表表面而形成的。

通过反射，可以将太阳光中的热量减少。

即使在非常高温的天气，植物也可以帮助控制地表温度在一定的范围内，降低地表表面的温度，进而有利于我们身体健康。

反射率是表示植物表面反射太阳光到地表的热量的指标，它在不同季节、不同的植物和不同的地表表面都会有差别。

植物反射率的比较因子有叶片的大小、叶片的排列方式、叶色、叶片表面的反光性、植物的类型、地表表面的坡度、植被覆盖率和地表表面形态等。

根据不同的季节，反射率也会不同，经过改变季节，反射率也随之改变，从而对地表表面的温度也会产生影响。

植被为我们提供反射效果，不仅可以降低地表表面的温度，还可以减少热量的蒸发。

它可以阻止太阳光直接照射地表表面，阻挡蒸发的热量，减缓地表温度的升高。

而且在炎热的盛夏，植物反射的太阳光可以遮挡太阳直射，对空气湿度的影响也有一定的减小作用。

另外，植物的反射特性还可以使周围的空气净化，它可以完成光谱转换，将太阳辐射转换成低能量的辐射，既保护环境，又不影响人体正常生理过程。

同时，植物反射的太阳光可以把紫外线、可见光以及近红外辐射转换成低能量的可见光，以及对地球的温度和亮度有一定的影响。

植物的反射特性，不仅能够帮助我们调节温度，也可以有效地净化我们的空气，很好地保护我们的环境，使我们的家园更加绿色、健康和美丽。

它不仅仅是一种装饰，更是一种社会责任，是我们应该去把握的每一个可见的机会，以保护我们的环境。

只有这样，我们才能把家园变成一个更加绿色、健康和美丽的地方，给子孙后代留下更好的环境。

植被指数（Vegetable Index）植被指数是不同遥感光谱波段间的线性或非线性组合，被认为能作为反映绿色植被的相对丰度和活性的辐射量值（无量纲）的标志，是绿色植被的叶面积指数（LAI）、盖度、叶绿素含量、绿色生物量以及被吸收的光合有效辐射（APAR）的综合体现。

目前，在科学文献中发布了超过150种植被指数模型，这些植被指数中只有极少数是经过系统的实践检验。

植被指数主要反映植被在可见光、近红外波段反射与土壤背景之间差异的指标，各个植被指数在一定条件下能用来定量说明植被的生长状况。

1、健康的绿色植被在NIR和R的反射差异比较大，原因在于R对于绿色植物来说是强吸收的，NIR则是高反射高透射的；2、建立植被指数的目的是有效地综合各有关的光谱信号，增强植被信息，减少非植被信息3、植被指数有明显的地域性和时效性，受植被本身、环境、大气等条件的影响几种常用的植被指数及其应用（一）比值植被指数（RVI)公式：RVI=ρNIR/ρRED(近红外波段反射率/红光波段反射率)特征：植被覆盖度影响RVI，当植被覆盖度较高时，RVI对植被十分敏感；当植被覆盖度<50%时，这种敏感性显著降低；值的范围是0-30+，一般绿色植被区的范围是2-8。

RVI受大气条件影响，大气效应大大降低对植被检测的灵敏度，所以在计算前需要进行大气校正，或用反射率计算RVI。

应用：①利用比值植被指数研究城市建设用地扩张速率，预测或规划城市未来今年的发展前景。

不同用地的地表温度由高到低排序是城镇用地、工矿与交通用地、农村宅基地、林地、旱地，说明建设用地的地表温度较高，其比值植被指数较非建设用地小。

RVI的平均值Ｍ和标准差Ｄ可以作为定量指标来提取建设用地：RVI ≤Ｍ-Ｄ/２为建设用地；RVI＞Ｍ-Ｄ/２为非建设用地。

②可用于实时、快速、无损监测作物氮素状况，这对于精确氮肥管理有重要意义。

利用高光谱比值指数RSI(990,720)来估算小麦叶片氮积累量为便携式小麦氮素监测仪的研制开发及遥感信息的快速提取提供了适用可行的波段选择与技术依据。