归一化植被指数NDVI与测量

2020-12-24 14:03:38, 力高泰北京力高泰科技有限公司

源/http://www.environmentalbiophysics.org/page/3/

译/毅

伴随测量技术的进步，获取归一化植被指数NDVI变得较为容易。主要方法分两种：一种是利用高空卫星，这种方法的特点是观测范围大；另一种是用小型传感器在地面进行观测。观测范围相对较小，对象可以是一片样地或是单株植物。

全球尺度NDVI的观测

利用地球轨道卫星来测量NDVI由来已久。从图1中，可以看出，在全球范围内，植被覆盖率越高的区域，NDVI越大（深绿色）；而植被覆盖率越低的区域，NDVI越小（棕色）。

图1 NDVI对植被覆盖率变化非常敏感

样地尺度NDVI的观测

在这种尺度上，对NDVI进行观测有意义吗？答案是肯定的。因为植被无论是在时间跨度还是在空间跨度上，都存在变化。图2中，横轴代表时间，如果观测的时间跨度足够，就可以看到植被演替。在空间跨度上，植被覆盖也会发生改变。例如，从内蒙古的东北部一直向西，依次为森林、草原和荒漠。在人工生态系统（农田）中，会有苗期、生长旺期、成熟期的时间动态变化。而上述这些变化都会导致NDVI值的不同。

图2 植被演替与植被季节动态

SRS-NDVI传感器的光谱反射数据

那怎么得到NDVI呢？在图3中，X轴是从450nm到950nm的光谱，在这个谱段范围内，包含部分可见光以及部分近红外；Y轴是植被的反射率。

图3 光谱反射数据

能看出，从可见光到近红外谱段，植被冠层的反射率变化很大。图中的两个柱体代表的是用于计算NDVI的两个光谱范围：一个位于红光区，一个位于近红外区。

利用植被反射率在可见光区和近红外区的差异，就能计算NDVI。之所以用这两个波段来计算NDVI，是由于植物叶绿素吸收红光，而近红外谱段对冠层结构以及叶片内部细胞结构的变化很敏感。这样来说吧，在植被冠层中，健康叶片的数量越多，叶面积越大，对红光的反射率就越低，因为吸收的多，而对近红外NDVI的反射率就越高。具体计算时，是把两者之和除以两者之差（图4）。