遙感第九章植被遙感課件

第九章植被遙感

本章介紹植被遙感，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握植被遙感的有關(guān)內(nèi)容。

（1）通過遙感影像從土壤背景中區(qū)分出植被覆蓋區(qū)域并對(duì)植被類型進(jìn)行劃分，區(qū)分是森林、草場(chǎng)或者農(nóng)田，并區(qū)分森林、草場(chǎng)、農(nóng)作物的類型等。（2）能否從遙感數(shù)據(jù)中反演出植被的各種重要參數(shù)，例如葉面積指數(shù)LAI、葉子寬度、平均葉傾角、植被層平均高度、樹冠形狀等等，這一類問題屬于更深層次的遙感數(shù)據(jù)定量分析方法與反演技術(shù)。（3）能否準(zhǔn)確的估算出與植被光合作用有關(guān)的若干物理量，例如植被表面水分蒸騰量、光合作用強(qiáng)度（干物資生產(chǎn)率）、葉表面溫度等。植物遙感研究的主要內(nèi)容第一節(jié)生態(tài)環(huán)境概述第二節(jié)自然生態(tài)環(huán)境遙感一、生態(tài)環(huán)境的含義生態(tài)學(xué)中的生態(tài)：生物與其生存環(huán)境的關(guān)系。生態(tài)環(huán)境：除環(huán)境污染之外的人類生存的環(huán)境?？煞譃椋鹤匀簧鷳B(tài)環(huán)境：基礎(chǔ)，主要部分；農(nóng)業(yè)環(huán)境：半人工生態(tài)環(huán)境，是在自然環(huán)境的基礎(chǔ)上經(jīng)人類改造發(fā)展起來的。城市生態(tài)環(huán)境：人類建設(shè)的產(chǎn)物。第一節(jié)生態(tài)環(huán)境概述二、自然生態(tài)環(huán)境

1.組成與結(jié)構(gòu)如下：生物因子非生物因子陽光空氣巖石土壤河流湖泊濕地地下水海洋動(dòng)物植物微生物“頭頂一方天”“腳踏一方地”“水”生物圈水圈巖石圈大氣圈“食物”2.當(dāng)代全球面臨的主要生態(tài)環(huán)境問題近代工業(yè)革命，科技飛躍發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng)，產(chǎn)生了一系列生態(tài)環(huán)境問題。全球變暖：溫室氣體CO2排放量增加臭氧層破壞：氟利昂制冷劑的使用，臭氧層變薄或空洞酸雨：空氣中SO2和氮氧化物等酸性污染引起的pH值小于

5.6的酸性降水。淡水資源危機(jī)：缺水現(xiàn)象普遍。森林銳減土地荒漠化：1992年聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)定義：“由于氣候變化和人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等因素，使干旱半干旱和具有干旱災(zāi)害的半濕潤(rùn)地區(qū)土地發(fā)生了退化”。生物多樣性減少：生物多樣性—一個(gè)地區(qū)內(nèi)基因、物種和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的總和。垃圾成災(zāi)三.城市生態(tài)環(huán)境1.定義;經(jīng)過人類充分改造過的人工環(huán)境，屬于人類生態(tài)系統(tǒng)的范疇（社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)）。城市經(jīng)濟(jì)生態(tài)子系統(tǒng)城市自然生態(tài)子系統(tǒng)陽光空氣水資源森林氣候巖石動(dòng)物植物微生物自然景觀城市生產(chǎn)、分配、流通與消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)利用遙感技術(shù)調(diào)查、分析城市社會(huì)生態(tài)子系統(tǒng)居住飲食服務(wù)供應(yīng)醫(yī)療旅游人們心理狀態(tài)文化藝術(shù)宗教法律精神物質(zhì)2.城市“五島”效應(yīng)熱島效應(yīng)：干島效應(yīng)：地面干燥，城市水汽蒸散量<鄉(xiāng)村，市區(qū)絕對(duì)濕度<四郊，尤以夏季晴朗白天為甚。濕島效應(yīng)：夜間地面迅速冷卻，氣溫垂直遞減率減少，水汽向上輸送量隨之減少，在近地層空氣中的水汽含量反而高于四郊，形成“濕島”。渾濁島效應(yīng)：城市工業(yè)交通、民用鍋灶等排出的煙塵及大氣中光化學(xué)過程生成的二次污染物使空氣變渾濁，能見度下降，日照和太陽輻射強(qiáng)度降低，形成以城市為中心的“渾濁島”。雨島效應(yīng)：城市大氣中的濕性凝結(jié)核豐富，水汽可在未飽和之前出現(xiàn)凝結(jié)，熱島上升氣流又使城市上空云量多于郊區(qū)，使降雨量多于郊區(qū)，是為“雨島”。常規(guī)生態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)遙感技術(shù)需求的參數(shù)一、自然生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)遙感數(shù)據(jù)的需求

遙感在生態(tài)研究中的應(yīng)用是從研究植被入手的。

無論是土壤重金屬污染、植被病蟲害，還是野生動(dòng)物生態(tài)環(huán)境，在遙感影像中都是通過植被的光譜特征變化來反映，因而遙感圖像應(yīng)以能反映植被的不同種類和生長(zhǎng)狀況為主。第二節(jié)自然生態(tài)環(huán)境遙感

植物遙感的最佳波段范圍在0.4～2.5μm的可見光、近紅外范圍內(nèi)，可劃分為8個(gè)有效波段。

地物的識(shí)別，除了對(duì)其波譜特性的一些地學(xué)研究以外，還須注重圖像時(shí)相的物候期的分析，即以時(shí)間分辨率作為基本保證。如木本植物都有其萌芽期、展葉盛期、開花盛期、樹葉變色期、果實(shí)成熟期和落葉末期等。二、自然生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的內(nèi)容1.土地利用/土地覆蓋（LandUse/LandCoverChange,LUCC）土地覆蓋：地球陸地表層和近地面層的自然狀況，是自然過程和人類活動(dòng)共同作用的結(jié)果。作物、草原、森林、道路、建筑物及土壤、冰川、水面等。土地利用：人類利用土地的自然屬性和社會(huì)屬性不斷滿足自身需求的行為過程。如農(nóng)業(yè)、放牧、城市建設(shè)等。目前土地利用/土地覆蓋監(jiān)測(cè)的遙感數(shù)據(jù)2.植被植被遙感調(diào)查中經(jīng)常用植被指數(shù)區(qū)分不同植被類型。通常利用植物光譜中的近紅外與可見光紅波段兩個(gè)典型波段值。近紅外波段是葉子健康狀況最靈敏的標(biāo)志，對(duì)植被長(zhǎng)勢(shì)差異敏感，指示光合作用能否正常進(jìn)行；可見光紅波段被植被葉綠素強(qiáng)吸收，進(jìn)行光合作用制造干物質(zhì)，是光合作用的代表性波段。植被指數(shù)便于植物專題研究、綠色植物的遙感監(jiān)測(cè)、病蟲害監(jiān)測(cè)及生物量估算等。目前植被監(jiān)測(cè)的遙感數(shù)據(jù)有：

NOAA/AVHRRLANDSAT/TM/ETMSPOT/HRVCBERS/CCD3.濕地水域與陸地間的交互區(qū)域，是地球上具有多功能的獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，是自然界最富有生機(jī)的生態(tài)景觀和人類最重要的生存環(huán)境之一。森林————————地球之“肺”濕地————————地球之“腎”濕地巨大的經(jīng)濟(jì)效益、極豐富的生物多樣性和極高的生物生產(chǎn)力為人類生存創(chuàng)造了重要條件。在我國(guó)，濕地占國(guó)土面積的1.65%，濕地能吸收CO2等溫室氣體，降解污染物，其生態(tài)系統(tǒng)效益價(jià)值高達(dá)2.67萬億元，在全國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)總價(jià)值中占47.71%，是最昂貴的生態(tài)系統(tǒng)。

利用遙感技術(shù)研究濕地包括濕地景觀格局調(diào)查、濕地景觀破碎化程度調(diào)查、濕地景觀變化分析、濕地類型遙感解譯等。--------------------------------------------------------------------------------4.荒漠化按《聯(lián)合國(guó)防治荒漠化公約》的定義，荒漠化發(fā)生在年降雨量與潛在蒸發(fā)量之比在0.05～0.65之間的氣候區(qū)，即干旱區(qū)、半干旱區(qū)和亞濕潤(rùn)干旱區(qū)。

潛在蒸發(fā)量，即參考作物蒸發(fā)蒸騰量，也稱可能蒸發(fā)量或大氣蒸發(fā)能力。潛在蒸發(fā)量必須具備2個(gè)條件：一是土壤水分能充分供給，使蒸發(fā)蒸騰不因水分減少而減少；二是有較大范圍的同類作物覆蓋。通常，人們將充分供水、生長(zhǎng)著短綠草條件下測(cè)量的蒸發(fā)蒸騰量，稱為潛在蒸發(fā)量，記為ET0。潛在蒸發(fā)量是蒸發(fā)量計(jì)算中應(yīng)用最廣泛的1個(gè)參數(shù)，是計(jì)算實(shí)際蒸發(fā)量的基礎(chǔ)。

荒漠化是發(fā)生在上述氣候區(qū)內(nèi)的土地退化，按成因分為：風(fēng)蝕荒漠化沙化、沙漠化水蝕荒漠化劣地或石質(zhì)坡地，如浙江常山大塘溪福建長(zhǎng)汀縣河田，西南諸省的山區(qū)。也有以泥石流方式呈現(xiàn)土地砂石化景觀分布在河谷中，如滇東北的東川市小江流域等；或以石山荒漠化景觀分布在巖溶山區(qū)，如廣西西部及云南東部等地。凍融荒漠化凍融荒漠化是由于在晝夜或季節(jié)性溫差較大的地區(qū)，巖體或土壤由于劇烈的熱脹冷縮而造成結(jié)構(gòu)的破壞或質(zhì)量的退化。中國(guó)凍融荒漠化土地的面積共36.6萬平方公里，占荒漠化土地總面積的13.8%。凍融荒漠化土地主要分布在青藏高原的高海拔地區(qū)，在甘肅的少數(shù)高山區(qū)及橫斷山脈北側(cè)的四川巴塘、得榮、鄉(xiāng)城等縣的金沙江及其支流流域上游有零星分布。土壤鹽漬化土壤鹽漬是指易溶性鹽分在土壤表層積累的現(xiàn)象或過程，也稱鹽堿化。我國(guó)鹽漬土或稱鹽堿土的分布范圍廣、面積大、類型多，總面積約1億公頃。主要發(fā)生在干旱、半干旱和半濕潤(rùn)地區(qū)。其他因素形成的荒漠化

目前荒漠化監(jiān)測(cè)的遙感數(shù)據(jù)有：

NOAA/AVHRRLandsat/TMCBERS/CCD5.水土流失實(shí)質(zhì)是土壤侵蝕。以航空、航天等多平臺(tái)遙感資料為信息源。土壤侵蝕量調(diào)查應(yīng)選擇雨季前后的最新遙感圖像。

目前水土流失監(jiān)測(cè)的遙感數(shù)據(jù)有：

Landsat/TMCBERS/CCDSPOT/HRV三、土地利用/土地覆蓋遙感1.土地利用/土地覆蓋分類系統(tǒng)（1）首先根據(jù)利用程度上的差別和加強(qiáng)利用的可能性可以分成三大類：已利用可利用而目前尚未利用根據(jù)當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件難以利用沼澤地灘涂重鹽堿地等沙漠戈壁冰川永久雪地高寒荒漠石山（2）按照主要用途，劃分已利用土地；（3）每種用地再根據(jù)利用條件、方式和方向細(xì)分。

在我國(guó)20世紀(jì)80年代中期土地利用詳查中將土地分成8大類：1.耕地、2.園地、3.林地、4.牧草地、5.居民點(diǎn)及工礦用地、6.交通用地、7.水域、8.未利用土地。具體如下：

土地利用分類系統(tǒng)

土地利用分類系統(tǒng)郁閉度(crowndensity;canopydensity)定義1：?jiǎn)挝幻娣e上林冠覆蓋林地面積與林地總面積之比。所屬學(xué)科：生態(tài)學(xué)（一級(jí)學(xué)科）；群落生態(tài)學(xué)（二級(jí)學(xué)科）定義2：林地中喬木樹冠遮蔽地面的程度。它是樹冠投影面積與林地面積的比值，常用十分法表示，從0.1～1.0。所屬學(xué)科：資源科技（一級(jí)學(xué)科）；森林資源學(xué)（二級(jí)學(xué)科）

土地利用分類系統(tǒng)土地利用分類系統(tǒng)

為了實(shí)施全國(guó)土地和城鄉(xiāng)地政統(tǒng)一管理，科學(xué)劃分土地利用類型，明確土地利用各類型含義，統(tǒng)一土地調(diào)查、統(tǒng)計(jì)分類標(biāo)準(zhǔn)，合理規(guī)劃和利用土地，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2007年8月10日發(fā)布了《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T21010-2007）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)采用一級(jí)、二級(jí)兩個(gè)層次的分類體系，共分12個(gè)一級(jí)類、57個(gè)二級(jí)類。其中一級(jí)類包括：耕地、園地、林地、草地、商服用地、工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地、住宅用地、公共管理與公共服務(wù)用地、特殊用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地。

GB/T21010-2007土地利用現(xiàn)狀分類和編碼GB/T21010-2007土地利用現(xiàn)狀分類和編碼GB/T21010-2007GB/T21010-2007GB/T21010-2007GB/T21010-2007GB/T21010-2007GB/T21010-20072.土地利用/土地覆蓋信息源的選取主要使用空間分辨率為10m至1km的可見光及近紅外波段數(shù)據(jù)，包括：Landsat/TM/MSSMSS最大空間分辨率為80m，最大制圖比例尺為1：25萬TM最大空間分辨率為30m，最大制圖比例尺為1：10萬SPOTHRVHRV最大空間分辨率為10m，最大制圖比例尺為1：1萬AVHRR最大空間分辨率為1km，最大制圖比例尺為1：250萬NOAAAVHRR1、健康植物的反射光譜特征

有兩個(gè)反射峰、五個(gè)吸收谷。在可見光的0.55μm附近有一個(gè)反射率為10％一20％的小反射峰；四、植被遙感在0.45μm和0.65μm附近有兩個(gè)明顯的吸收谷；在0.7一0.8μm是一個(gè)陡坡，反射率急劇增高；在近紅外波段0.8—1.3μm之間形成一個(gè)高的，反射率可達(dá)40％或更大的反射峰；在1.45μm，1.95μm和2.6—2.7μm處有三個(gè)吸收谷。在地表景物中，通常只有植物在近紅外波段有很高的反射率，所以在彩色紅外航空像片或包含近紅外波段的假彩色合成遙感圖像上可以很容易區(qū)分植被和其他景物。植物葉子的顏色植物葉子中含有多種色素，如葉青素、葉紅素、葉黃素、葉綠素等。在可見光范圍內(nèi)，其反射峰值落在相應(yīng)的波段范圍內(nèi)(圖7.18)。

2、影響植物光譜的因素葉子的組織結(jié)構(gòu)綠色植物的葉子是由上表皮、葉肉（葉綠素顆粒組成的柵欄組織和多孔薄壁細(xì)胞組織(海綿組織)）和下表皮構(gòu)成。葉脈葉肉上表皮下表皮葉子的組織結(jié)構(gòu)葉肉：海綿組織——接近下表皮，細(xì)胞形狀不規(guī)則，排列較疏松，里面的葉綠素較少。柵欄組織——接近上表皮，細(xì)胞呈圓柱形，排列較整齊，里面的葉綠素較多。

葉綠素對(duì)紫外、紫光吸收率極高，對(duì)藍(lán)光、紅光也強(qiáng)烈吸收以進(jìn)行光合作用，對(duì)綠色光部分吸收部分反射，故葉子呈綠色，并形成0.55μm的小反射峰，在0.33-0.45μm及0.65μm處形成兩個(gè)吸收谷。

葉子的多孔薄壁細(xì)胞組織(海綿組織)對(duì)0.8—1.3μm的近紅外光強(qiáng)烈地反射，形成光譜曲線上的最高峰區(qū)。其反射率可達(dá)40％，甚至高達(dá)60％，吸收率不到15％。葉子的含水量葉子在1.45μm，l.95μm和2.6—2.7μm處各有一個(gè)吸收谷，這主要由葉子的細(xì)胞液、細(xì)胞膜及吸收水分所形成。植物葉子含水量的增加，將使整個(gè)光譜反射率降低(圖7.19)，反射光譜曲線的波狀形態(tài)變得更為明顯。特別是在近紅外波段，幾個(gè)吸收谷更為突出。植物覆蓋度植物葉子的密度不大，當(dāng)不能形成對(duì)地面的全覆蓋時(shí)，傳感器接收的反射光是植物的光譜信息和部分下墊面的反射光兩者的疊加。圖7.20表明，棉花葉子的層數(shù)愈多，即葉面積指數(shù)(植物所有葉子的累加面積總和與覆蓋地面面積之比)愈大，光譜曲線特征形態(tài)受背景下墊面的影響愈小。當(dāng)葉面積指數(shù)大于5時(shí)，幾乎不受下墊面的影響?！凹t移”與“藍(lán)移”“紅邊”定義為反射光譜的一階微分最大值所對(duì)應(yīng)的光譜位置，通常位于0.68~0.75μm之間。當(dāng)綠色植物葉綠素含量高，生長(zhǎng)旺盛時(shí)，“紅邊”會(huì)向波長(zhǎng)增加的方向偏移，稱“紅移”。當(dāng)植物由于受金屬元素“毒害”、感染病蟲害、污染受害或者缺水缺肥等原因而“失綠”時(shí)，則“紅邊”會(huì)向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng)，稱“藍(lán)移”。因此，根據(jù)“紅邊”位移量可以精確地估計(jì)葉綠素含量或探測(cè)葉片的生化組分。研究者發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)在富含Cu、Mo等重金屬元素土壤上的植物，受金屬元素“毒害”影響，其光譜反射特性會(huì)發(fā)生一些變化，主要表現(xiàn)就是紅邊和綠峰會(huì)向短波區(qū)偏移10~20nm不等，見圖7.4。這種礦化帶植物光譜異常是植物遙感探礦的有用指標(biāo)。礦區(qū)紅杉林反射曲線的藍(lán)移現(xiàn)象3、不同植物類型的區(qū)分（1）不同植物由于葉子的組織結(jié)構(gòu)和所含色素不同，具有不同的光譜特征。

如禾本科草本植物的葉片組織比較均一，沒有柵狀組織和海綿組織的區(qū)別，細(xì)胞壁多角質(zhì)化并含有硅質(zhì)，透光性較闊葉樹差。茂密的草本植物在可見光區(qū)低于闊葉樹，而在近紅外光區(qū)可高于闊葉樹(圖7.21)。闊葉樹葉片中的海綿組織使得它在近紅外光區(qū)的反射明顯高于沒有海綿組織的針葉樹。圖7.21還表明，在0.8-1.1μm的近紅外光區(qū)影像上，可以有效地區(qū)分出針葉樹、闊葉樹和草本植物。（2）利用植物的物候期差異來區(qū)分植物。

是植被遙感重要方法之一。最明顯的是冬季時(shí)，落葉樹的葉子已經(jīng)凋謝，葉子的色素組織都發(fā)生變化，在遙感影像上顯示不出植物的影像特征，無論是可見光區(qū)和近紅外光區(qū)，總體的反射率都下降，藍(lán)光吸收谷和紅光的吸收谷都不明顯。而常綠的樹木仍然保持植物反射光譜曲線特征，兩者很容易辨別。

同一種植物在不同季節(jié)的光譜特征有明顯的變化；不同植物光譜曲線比較不同的植物生長(zhǎng)期不同，光譜特征的變化也是不一樣的。

因此通過各種植物的物候特征，生長(zhǎng)發(fā)育的季節(jié)變化，可以利用有利時(shí)機(jī)，識(shí)別植物的種類。（3）根據(jù)植物的生態(tài)條件區(qū)別植物類型。不同種類的植物，有不同的適宜生態(tài)條件，如溫度條件、水分條件、土壤條件、地貌條件等等。這些條件在一個(gè)地區(qū)綜合地影響著植被的分布，但其中的主導(dǎo)因素起著重要的作用。如在我國(guó)北方，那些要求溫度變幅較小、濕度較大的林木多生長(zhǎng)在山地的陰坡，而對(duì)溫度和濕度要求較低的草地多分布在山地的陽坡。受溫度的限制，不同地理地帶生長(zhǎng)著不同的植物，在同一地理地帶受海拔高度的影響，形成不同的溫度—濕度組合和植被類型。如山西省太原地區(qū)植物的分布如下：表7-1山兩省太原以北地區(qū)植物的分布

在高分辨率遙感影像上，不僅可以利用植物的光譜來區(qū)分植被類型，而且可以直接看到植物頂部和部分側(cè)面的形狀、陰影、群落結(jié)構(gòu)等，可比較直接地確定喬木、灌木、草地等類型，還可以分出次一級(jí)的類型。草本植物在高分辨遙感影像上表現(xiàn)為大片均勻的色調(diào)，由于草本植物比較低矮因而看不出陰影，這有別于灌木和喬木。灌木：遙感影像呈不均勻的細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)，一般灌木植株高度不大，陰影不明顯。喬木：形體比較高大，有明顯的陰影，根據(jù)其落影可看到其側(cè)面的輪廓。從喬木的樹冠也可明顯地識(shí)別出其陽面和陰面(本影)以及樹冠的形狀，并結(jié)合其紋理結(jié)構(gòu)的粗細(xì)，明確地區(qū)分出針葉樹和闊葉樹，甚至具體的樹種，圖7.23為不同針葉林樹冠的形狀及其落影。

在此基礎(chǔ)上，還可以區(qū)分出針闊葉混交林、常綠落葉闊葉混交林、森林草地、灌木草地等等。4、植物生長(zhǎng)狀況的解譯

健康的綠色植物具有典型的光譜特征。遭受病蟲害的植物其反射光譜曲線的波狀特征被拉平。一旦遭受病蟲害，葉子的色素比例也發(fā)生變化，使得可見光的兩個(gè)吸收谷不明顯，0.55μm處的反射峰按植物葉子被損傷的程度而變低、變平。近紅外光區(qū)的峰值被削低，甚至消失。整個(gè)反射光譜曲線的波狀特征被拉平(圖7.24)。因此，根據(jù)受損植物與健康植物光譜曲線的比較，可以確定植物受傷害的程度。-----------------------------------------------------------------------2015-9-295、大面積農(nóng)作物的遙感估產(chǎn)農(nóng)作物估產(chǎn)用遙感手段大面積地對(duì)某種作物做出產(chǎn)量預(yù)測(cè)，為國(guó)家進(jìn)行國(guó)民經(jīng)濟(jì)重大決策提供基礎(chǔ)信息。遙感估產(chǎn)的前提

大面積單一作物。5、大面積農(nóng)作物的遙感估產(chǎn)

大面積農(nóng)作物的遙感估產(chǎn)主要包括三方面的內(nèi)容：農(nóng)作物的識(shí)別與種植面積的估算長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)估產(chǎn)模式的建立（1）農(nóng)作物的識(shí)別與種植面積的估算根據(jù)作物的色調(diào)、圖形結(jié)構(gòu)等差異最大的物候期（時(shí)相）的遙感影像和特定的地理位置等的特征，將其與其他植被分開。

大面積的農(nóng)作物除了具備與一般植被相似的光譜特征外，大都分布在地面較為平坦的平原、盆地、河谷內(nèi)，少量分布在山坡、丘陵的頂部；田塊通常具有規(guī)則的幾何形狀(山區(qū)零星小塊耕地除外)。在農(nóng)作物估產(chǎn)時(shí)，除了使用空間分辨率較低的衛(wèi)星遙感影像，如NOAA/AVHRR、我國(guó)的FY-l影像外；結(jié)合使用Landsat、CBERS等中等分辨率的影像，作出農(nóng)作物的分布圖；還必須應(yīng)用較高分辨率的SPOT影像及高分辨率的遙感影像(如IKONOS和航空遙感影像等)對(duì)農(nóng)作物分布圖進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，修正農(nóng)作物分布圖。從而求出農(nóng)作物的播種面積。2、長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)

利用高時(shí)相分辨率的衛(wèi)星影像(如NOAA、FY-1、FY-2等)對(duì)作物生長(zhǎng)的全過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。對(duì)作物的播種、返青、拔節(jié)、封行、抽穗、灌漿等不同階段的苗情、長(zhǎng)勢(shì)制出分片分級(jí)圖，并與往年同樣苗情的產(chǎn)量進(jìn)行比較、擬合，并對(duì)可能的單產(chǎn)作出預(yù)估。在這些階段中．如發(fā)生病蟲害或其他災(zāi)害，使作物受到損傷，也能及時(shí)地從衛(wèi)星影像上發(fā)現(xiàn)，及時(shí)地對(duì)預(yù)估的產(chǎn)量作出修正。冬小麥不同生育期綠度變化曲線監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)水平的有效方法是利用衛(wèi)星多光譜通道影像的反射值得到植被指數(shù)(VI，Vegetationlndex)。常用的植被指數(shù)有比值植被指數(shù)(RVI，RatioVegetationIndex)、歸一化植被指數(shù)(NDVI，NormalizedVegetationlndex)、差值植被指數(shù)(DVI，DifferenceVegetationIndex)和正交植被指數(shù)(PVI，Perpendi’cularVegetationlndex)等。

比值植被指數(shù)：

RVI=NIR/R

式中，NIR為遙感影像中近紅外波段的反射值,如NOAA/AVHRR中的CH2或LandsatTM4或MSS7等；R為遙感影像中的紅光波段反射值，如NOAA/AVHRR中的CH1或LandsatTM3或MSS5等。

歸一化植被指數(shù)：

NDVI=（NIR-R）/（NIR+R）式中各項(xiàng)符號(hào)含義同。

差值植被指數(shù)：

DVI＝NIR-R

正交植被指數(shù)：

PVI=1.6225(NIR)-2.2978(R)+11.0656

此式適用于NOAA衛(wèi)星AVHRR。而對(duì)于Landsat而言，可寫為:PVI＝0.939(NIR)-0.344(R)+0.09

到底選擇哪一個(gè)植被指數(shù)作為監(jiān)測(cè)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)的估產(chǎn)指標(biāo)，必須經(jīng)2至3年的數(shù)據(jù)擬合，試估產(chǎn)后加以確定。(3)建立農(nóng)作物估產(chǎn)模式。

用選定的植物灌漿期植被指數(shù)與某一作物的單產(chǎn)進(jìn)行回歸分析，得到回歸方程。如果作物返黃成熟期沒有發(fā)生災(zāi)害或天氣突變等影響作物產(chǎn)量的事件。那么，估產(chǎn)方程作為模型被確定。該方程為：

y＝a+bVI式中y：為某一農(nóng)作物的單產(chǎn)，單位kg/hm2：

a：為回歸方程式的截距；

b：為直線的斜率；

VI：為選定的植被指數(shù)。

最后求得總產(chǎn)y^：y^＝y(tǒng)A式中y^：為該地區(qū)某農(nóng)作物的總產(chǎn)量，單位:t；

A：為某作物的播種面積，單位hm2。

例如：山西省運(yùn)城地區(qū)的小麥遙感估產(chǎn)試驗(yàn)研究中，在應(yīng)用遙感影像求得小麥播種面積的基礎(chǔ)上，應(yīng)用NOAA衛(wèi)星的AVHRR數(shù)據(jù)求取小麥抽穗期歸一化植被指數(shù)：

NDVI＝(ch2-ch1)/(ch2+ch1)

經(jīng)與多年小麥產(chǎn)量數(shù)據(jù)擬合，得到小麥成熟期單產(chǎn)模型：

Y=232.009+49.3045NDVI-6.6878T（r=0.935）

式中，T為利用NOAA熱紅外通道求得的植冠溫度值。此處T取負(fù)值是由于4月中旬至5月上旬是小麥最干旱的時(shí)期，土壤水分與小麥產(chǎn)量的關(guān)系很大，植冠溫度反映了作物的水分狀況。供水正常時(shí)，蒸騰增強(qiáng)，葉溫降低；供水不足時(shí)，蒸騰減弱，葉溫升高。因此，植冠溫度與產(chǎn)量成反比。在1700km2麥田所劃的17個(gè)亞區(qū)中，通過衛(wèi)星影像求得的小麥播種面積與典型村實(shí)測(cè)比較，精度為81.1％-99.5％；與各縣平均單產(chǎn)比較，精度達(dá)到90.8％-96.9％。Wecanthereforeusethisinformationtoevaluatevegetationtype,condition,ordensity.Onewayofcharacterizingthisrelationshipwithasinglevariableisbydividingthenear-infraredreflectancebytheredreflectance(NIR/Red).Thelargerthisratio,themorephotosyntheticallyactivevegetationispresent;thelowertheratio,thelessphotosyntheticallyactivevegetationpresent.Withaircraftandsatellitedigitalsensorsweacquirebrightnessorreflectancedatainseparateregionsoftheelectromagneticspectrum.ThisallowsustocreateaNIR/RedratioimagesimplybydividingtheNIRimagebytheRedimage.Becausetheseratiovalueswillvaryconsiderablyfromoneregiontoanother,awayofnormalizingtheratiowasestablishedcalledtheNormalizedDifferenceVegetationIndexorNDVI.NDVI=(NIR–Red)/(NIR+Red).TheNDVIimageofArizona(Figure3)showstherangeofNDVIacrossthestate.植被指數(shù)Figure3.NDVIimageofArizonafromtheMODISsensoracquiredonMarch14,2002.TheimagehasbeencolorcodedsothatareasofhighNDVIappearinshadesofgreenandareasoflowNDVIappearinshadesoftanandbrown.主要植被指數(shù)主要植被指數(shù)五、遙感植被解譯的應(yīng)用1、植被制圖

應(yīng)用遙感影像進(jìn)行植被的分類制圖，尤其是大范圍的植被制圖，是一種非常有效而且節(jié)約大量人力物力的工作，已被廣泛的采用。

在我國(guó)內(nèi)蒙古草場(chǎng)資源遙感調(diào)查，“三北”防護(hù)林遙感調(diào)查、水土流失遙感調(diào)查、洪湖水生植被調(diào)查、洞庭湖蘆葦資源的調(diào)查、天山博斯騰湖水生植物調(diào)查、新疆塔里木河流域胡楊林調(diào)查、華東地區(qū)植被類型制圖、南方山地綜合調(diào)查等許多研究中，都充分利用了遙感影像，其制圖精度超過了傳統(tǒng)方法。

此外，在湖北的神農(nóng)架地區(qū)以及湖北、四川部分地區(qū)的大熊貓棲息地的調(diào)查中，利用遙感影像把大熊貓的主要食用植物箭竹與其他植物區(qū)別開來，從而為圈定大熊貓的棲息地起到了重要的作用。2、城市綠化調(diào)查與生態(tài)環(huán)境