title: 植被指數(shù)總結(jié)筆記
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植被指數(shù)（Vegetable Index）
植被指數(shù)是不同遙感光譜波段間的線性或非線性組合，被認為能作為反映綠色植被的相對豐度和活性的輻射量值（無量綱）的標志，是綠色植被的葉面積指數(shù)（LAI）场绿、蓋度、葉綠素含量墓懂、綠色生物量以及被吸收的光合有效輻射（APAR）的綜合體現(xiàn)朱浴。目前，在科學文獻中發(fā)布了超過150種植被指數(shù)模型挥等，這些植被指數(shù)中只有極少數(shù)是經(jīng)過系統(tǒng)的實踐檢驗。
植被指數(shù)主要反映植被在可見光堤尾、近紅外波段反射與土壤背景之間差異的指標肝劲，各個植被指數(shù)在一定條件下能用來定量說明植被的生長狀況。
1郭宝、健康的綠色植被在NIR和R的反射差異比較大辞槐，原因在于R對于綠色植物來說是強吸收的，NIR則是高反射高透射的粘室；
2榄檬、建立植被指數(shù)的目的是有效地綜合各有關(guān)的光譜信號，增強植被信息衔统，減少非植被信息
3鹿榜、植被指數(shù)有明顯的地域性和時效性海雪，受植被本身、環(huán)境奥裸、大氣等條件的影響
幾種常用的植被指數(shù)及其應(yīng)用
（一）比值植被指數(shù)（RVI)
公式： RVI=ρNIR/ρRED(近紅外波段反射率/紅光波段反射率)
特征： 植被覆蓋度影響RVI侠鳄，當植被覆蓋度較高時知押，RVI對植被十分敏感畏线；當植被覆蓋度<50%時，這種敏感性顯著降低抵蚊；值的范圍是0-30+冈闭，一般綠色植被區(qū)的范圍是2-8。RVI受大氣條件影響，大氣效應(yīng)大大降低對植被檢測的靈敏度，所以在計算前需要進行大氣校正掖桦，或用反射率計算RVI。
應(yīng)用：
①利用比值植被指數(shù)研究城市建設(shè)用地擴張速率供汛，預測或規(guī)劃城市未來今年的發(fā)展前景枪汪。不同用地的地表溫度由高到低排序是城鎮(zhèn)用地、工礦與交通用地怔昨、農(nóng)村宅基地雀久、林地、旱地趁舀，說明建設(shè)用地的地表溫度較高赖捌，其比值植被指數(shù)較非建設(shè)用地小。RVI的平均值 Ｍ和標 準 差 Ｄ 可以作 為定量指標來提取建設(shè)用地：RVI ≤Ｍ-Ｄ/２為建設(shè)用地矮烹；RVI＞Ｍ-Ｄ/２為非建設(shè)用地越庇。
②可用于實時、快速奉狈、無損監(jiān)測作物氮素狀況卤唉，這對于精確氮肥管理有重要意義。利用高光譜比值指數(shù)RSI(990,720)來估算小麥葉片氮積累量為便攜式小麥氮素監(jiān)測儀的研制開發(fā)及遙感信息的快速提取提供了適用可行的波段選擇與技術(shù)依據(jù)嘹吨。
（二）差值植被指數(shù)（Difference Vegetation Index——DVI）
公式： DVI=NIR-R
特征： DVI能很好地反映植被覆蓋度的變化搬味，但對土壤背景的變化較敏感，當植被覆蓋度在15%~25% 時蟀拷，DVI隨生物量的增加而增加碰纬，植被覆蓋度大于80% 時，DVI對植被的靈敏度有所下降问芬。
（三）歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index——NDVI）
公式：
（近紅外區(qū)與紅光區(qū)的反射率差值/近紅外區(qū)與紅光區(qū)的反射率和值）
特征： 值的范圍是-1-1悦析，一般綠色植被區(qū)的范圍是0.2-0.8。負值表示地面覆蓋為云此衅、水强戴、雪等亭螟，對可見光高反射；0表示有巖石或裸土等骑歹，NIR和R近似相等预烙；正值，表示有植被覆蓋道媚，且隨覆蓋度增大而增大扁掸。
NDVI是最常用的植被指數(shù)，雖然NDVI對土壤背景的變化較為敏感最域，但由于NDVI可以消除大部分與儀器定標谴分、太陽角、地形镀脂、云陰影和大氣條件有關(guān)輻照度的變化牺蹄，增強了對植被的響應(yīng)能力，是目前已有的40多種植被指數(shù)中應(yīng)用最廣的一種薄翅。
NDVI的局限性表現(xiàn)在沙兰，用非線性拉伸的方式增強了NIR和R的反射率的對比度。對于同一幅圖象匿刮，分別求RVI和NDVI時會發(fā)現(xiàn)僧凰，RVI值增加的速度高于NDVI增加速度，即NDVI對高植被區(qū)具有較低的靈敏度熟丸；對大氣干擾處理不足训措，大氣殘留噪音對NDVI指數(shù)影響嚴重；易受土壤背景干擾光羞，特別是中等植被覆蓋區(qū)绩鸣，當土壤背景變暗時，NDVI指數(shù)有增加的趨勢纱兑。
應(yīng)用： ①對NDVI曲線進行定量分析,研究植被分類和植被動態(tài)變化呀闻；利用NDVI時間序列來得到植被生長氣候和植被覆蓋的信息等（植被的類型較為復雜,而且任一種反映到NDVI數(shù)據(jù)的植被特征也不是單一的,植被類型分類在不同的地區(qū)有不同的定義和標準,有待于更深入的研究。）
②植被指數(shù)轉(zhuǎn)換即通過對各像元中植被類型及分布特征的分析,建立植被指數(shù)與植被覆蓋率的轉(zhuǎn)換關(guān)系,直接估算植被覆蓋率潜慎，進而分析生態(tài)系統(tǒng)的狀況捡多，例如植被的生長狀況等。但該方法受到受分辨率的限制,一些重要參數(shù)無法準確測定铐炫。植被動態(tài)的變化也會對估算帶來一定難度垒手。
③通過分析基于多時相環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星 NDVI 值擬合的 NDVI 時序曲線上提取的各特征參數(shù)建立作物單產(chǎn)估測模型，可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的估測倒信。
④建立模型反演地物類型及土壤水分等科贬。
（四）大氣阻抗植被指數(shù)（Atmospherically Resistant Vegetation Index——ARVI）
公式：
特征： 值的范圍是-1-1，一般綠色植被區(qū)的范圍是0.2-0.8鳖悠。ARVI是NDVI的改進榜掌，它使用藍色波段矯正大氣散射的影響（如氣溶膠）优妙，把藍色光和紅色光通道的反射率的差值作為衡量大氣影響的指標。
局限性：RVI的抗大氣影響是通過兩個步驟實現(xiàn)的:首先以近似的輻射傳輸方程的數(shù)值解消除部分由于大氣分子的光學厚度造成的影響,然后以藍憎账、紅波段的大氣影響相關(guān)性消除一般直徑氣溶膠的影響(大直徑的塵埃氣溶膠除外)套硼。如果不經(jīng)過5s模型的預處理,就達不到好的效果。
應(yīng)用： ARVI常用于大氣氣溶膠濃度很高的區(qū)域鼠哥，如煙塵污染的熱帶地區(qū)或原始刀耕火種地區(qū)熟菲。
（五）土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)系列（SAVI family)
土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)（Soil-Adjusted Vegetation Index——SAVI ）
公式：
特征： ①SAVI必須預先已知下墊面植被的密度分布或覆蓋百分比，因而僅適合于提取某一小范圍植被覆蓋度變化較小區(qū)域的下墊面的植被信息朴恳。
②SAVI目的是解釋背景的光學特征變化并修正NDVI對土壤背景的敏感。與NDVI相比允蚣，增加了根據(jù)實際情況確定的土壤調(diào)節(jié)系數(shù)L于颖，取值范圍0-1。 L=0 時嚷兔，表示植被覆蓋度為零森渐；L=1時，表示土壤背景的影響為零冒晰，即植被覆蓋度非常高同衣，土壤背景的影響為零，這種情況只有在被樹冠濃密的高大樹木覆蓋的地方才會出現(xiàn)壶运。
③SAVI僅在土壤線參數(shù)a=1,b=0（即非常理想的狀態(tài)下）時才適用耐齐。
變換型土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)（Transformed Soil Adjusted Vegetation Index——TSAVI）
公式：
a，b 分別為土壤線的斜率和截距蒋情，0.08 則是土壤調(diào)節(jié)參數(shù)埠况。
調(diào)整型土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)（Modified Soil-Adjusted Vegetation Index——MSAVI）
公式：
優(yōu)化型土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)（OSAVI）
公式：
X 為土壤調(diào)節(jié)參數(shù)。X 的最佳取值為 0.16棵癣。
歸納土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)（Generalized SAVI——GESAVI）(最近)
公式：
Z 是正土壤調(diào)節(jié)參數(shù)辕翰，恒等于土 壤 線 與 Ｒ軸的交 點 的 相 反 數(shù)，即 Z ≡-cross狈谊。
特征及適應(yīng)環(huán)境： 在單一植被類型下喜命，OSAVI 與 TSAVI 有較好的抗土壤干擾的能力，但是這種能力在不同 LAI 下的變化較大河劝。相對的壁榕，在土壤背景信息已知的情況下，SA-VI丧裁，MSAVI 和 GESAVI 在不同植被類型下护桦，表達植被信息的能力較為穩(wěn)定，便于對不同 LAI 下的信息進行一致處理以提取植被信息煎娇，也更適合探測植被組成混雜時的植被信息二庵。因此贪染，OSAVI、TSAVI 可能更適合耕地催享、人工林地植被的監(jiān)測杭隙，而 MSAVI、SAVI因妙、GESAVI 更適合植被自然生長地區(qū)的植被監(jiān)測痰憎。
（六）增強植被指數(shù)（Enhanced Vegetation Index——EVI）
公式：
特征： EVI常用于LAI值高，即植被茂密區(qū)攀涵。值的范圍是-1~1铣耘，一般綠色植被區(qū)的范圍是0.2-0.8。增強植被指數(shù)（EVI）算法是遙感專題數(shù)據(jù)產(chǎn)品中生物物理參數(shù)產(chǎn)品中的一個主要算法以故，可以同時減少來自大氣和土壤噪音的影響蜗细，穩(wěn)定地反應(yīng)了所測地區(qū)植被的情況∨辏基于 MODIS 的 EVI 植被指數(shù)具有較高的空間分辨率炉媒，可詳細地反映地表植被特征。紅光和近紅外探測波段的范圍設(shè)置更窄昆烁，不僅提高了對稀疏植被探測的能力吊骤，而且減少了水汽的影響，同時静尼，引入了藍光波段對大氣氣溶膠的散射和土壤背景進行了矯正白粉。
應(yīng)用：
①運用影像數(shù)據(jù)通過植被指數(shù)的提取分析來分析植被變化；按照增強植被指數(shù)的算法茅郎，通過對來自大氣和土壤噪音的處理蜗元，生產(chǎn)出 EVI.tif。
②EVI可以描述特定氣候帶內(nèi)植被在不同季節(jié)的差異系冗。采用EVI來分析植被變化及與氣候的變化奕扣，能反映研究區(qū)域內(nèi)植被空間差異。通過分析不同生態(tài)分區(qū)EVI變化特征與氣象因子的相關(guān)性為環(huán)境監(jiān)測掌敬，治理及植被控制決策提供數(shù)據(jù)參考和理論基礎(chǔ)惯豆。
其他的植被指數(shù)
（一）綠度植被指數(shù)（GVI）
公式： （-0.283MSS4- 0.66MSS5+ 0.577MSS6+ 0.388MSS7)
特征： GVI是各波段輻射亮度值的加權(quán)和，而輻射亮度是大氣輻射奔害、太陽輻射楷兽、環(huán)境輻射的綜合結(jié)果，所以GVI受外界條件影響大华临。
（二）黃度植被指數(shù)（YVI）
公式： （-0.283MSS4- 0.66MSS5+ 0.577MSS6+ 0.388MSS7)
（三）垂直植被指數(shù)（PVI）
公式：
特征： 低LAI時芯杀，效果較好；LAI增加愛時對土壤背景敏感 。
（四）葉色素指數(shù)
類胡蘿卜素反射指數(shù)1(Carotenoid Reflectance Index 1——CRI1)
類胡蘿卜素反射指數(shù)2(Carotenoid Reflectance Index 2——CRI2)
花青素反射指數(shù)1(Anthocyanin Reflectance Index 1——ARI1)
花青素反射指數(shù)2(Anthocyanin Reflectance Index 1——ARI2)
特征： 葉色素指數(shù)用于度量植被中與脅迫性相關(guān)的色素揭厚。葉色素指數(shù)要求反射率數(shù)據(jù)范圍在0~1却特。
應(yīng)用： 葉色素指數(shù)應(yīng)用于農(nóng)作物監(jiān)測、生態(tài)系統(tǒng)研究筛圆、冠層脅迫性分析和精細農(nóng)業(yè)裂明。
（五）冠層水分含量指數(shù)
水波段指數(shù)（Water Band Index——WBI）
歸一化水指數(shù)（Normalized Difference Water Index——NDWI）
水分脅迫指數(shù)(Moisture Stress Index——MSI)
歸一化紅外指數(shù)（Normalized Difference Infrared Index——NDII）
特征： 冠層水分含量指數(shù)用于度量植被冠層中水分含量。水分含量是一個重要的植物指標太援，較高的水含量表明健康植被闽晦、生長快及不易著火。冠層水分含量指數(shù)基于水在近紅外和短波紅外范圍內(nèi)的吸收特征提岔，以及光在近紅外范圍的穿透性仙蛉，綜合起來度量總的水柱含量。
（六）光利用率指數(shù)
光化學植被指數(shù)（Photochemical Reflectance Index——PRI）
結(jié)構(gòu)不敏感色素指數(shù)（Structure Insensitive Pigment Index——SIPI）
紅綠比值指數(shù)（Red Green Ratio Index——RG）
特征： 光利用率指數(shù)是用來度量植被在光合作用中對入射光的利用效率碱蒙。光的利用效率直接與碳吸收效率捅儒、植被生長速度和光合有效輻射（fAPAR）有很大的關(guān)系。
（七）干旱或碳衰減指數(shù)
歸一化木質(zhì)素指數(shù)（Normalized Difference Lignin Index——NDLI）
纖維素吸收指數(shù)（Cellulose Absorption Index——CAI）
植被衰減指數(shù)（Plant Senescence Reflectance Index——PSRI）
特征： 干旱或碳衰減指數(shù)是用來估算纖維素和木質(zhì)素干燥狀態(tài)的碳含量振亮。干旱或碳衰減指數(shù)是基于纖維素和木質(zhì)素在短波紅外波段吸收特性而計算。
應(yīng)用： 干碳分子大量存在于木質(zhì)材料和衰老鞭莽、死亡坊秸、或休眠的植被，可以使用這些指數(shù)可以做植被著火性分析和檢測森林的枯枝落葉層澎怒。
總結(jié)
植被指數(shù)沒有一個統(tǒng)一的值褒搔。受到大氣狀況、傳感器觀測條件喷面、太陽照明幾何星瘾、土壤濕度、顏色和亮度惧辈、不同植被類型及覆蓋率的不同特征琳状、分辨率等各種狀況的約束，植被指數(shù)在使用時要結(jié)合實際情況以及研究和應(yīng)用目標來選擇盒齿，并且植被指數(shù)本身存在一定的誤差念逞。超(高)光譜遙感技術(shù)及熱紅外多光譜遙感技術(shù)的發(fā)展將拓寬植被指數(shù)的研究領(lǐng)域,并將成為新的研究生長點。關(guān)于植被指數(shù)的優(yōu)化和深入研究仍舊在進行边翁。
引用參考文獻
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