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遥感生态指数计算公式,遥感生态指数(RSEI)

时间:2023-05-05 08:18:21 阅读:191506 作者:34

遥感生态指数是在4个生态指数的基础上通过主成分变换得出的一个评价生态环境质量的指标。因此,第二部分就是要分别计算出这4个指数的值。

①首先,是绿度指数的计算,一般用归一化植被指数(NDVI)

              NDVI=(NIR-Red)/(NIR+Red)

在Bandmath工具中输入NDVI计算公式  (float(b4-b3))/(b4+b3)  其中,b3、b4分别是红波段和近红外波段

②其次,是湿度计算。

            WET = c1B1 + c2B2 + c3B3 + c4B4 + c5B5 + c6B6

B1-B6 分别代表蓝波段、绿波段、红波段、近红波段、中红外波段 1、中红外波段 2;c1~c6是传感器参数。由于传感器的类型不同,参数也相应有所不同。其中,TM 传感器,c1 ~ c6 分 别 为 0.0315、0.2021、0.3012、0.1594、-0.6806、-0.6109; OLI 传感器,c1 ~ c6 分别为 0.1511、 0.1973、 0.3283、 0.3407、-0.7117、 -0.4559。

故,在Bandmath中,输入湿度的计算公式:

            Wet-TM= (b1*0.0315+b2*0.2021+b3*0.3012+b4*0.1594+b5*(-0.6806)+b7*(-0.6109))/10000

            Wet-OLT=(b1*0.1511+b2*0.1973+b3*0.3283+b4*0.3407+b5*(-0.7117)+b7*(-0.4559))/10000

之所以在计算湿度过程中乘以1/10000,是为了使湿度的范围值落在[-1,1]之间。

③干度指数(NDBSI)计算。

干度指数(NDBSI)由城市建筑指数(IBI)和裸土指数(SI)的平均值得到的,该指数的范围是[-1,1],值越大,表示越干燥。

             

其中,ρblue、ρgreen、ρred、ρnir、ρswir1分别表示蓝、绿、红、近红外、中红外1

在感性的热狗 math中输入公式为:

            SI = (float((b3+b5)-(b1+b4)))/((b3+b5)+(b1+b4))

            IBI=((float(2*b5))/(float(b5+b4))-((float(b4))/(float(b4+b3))+(float(b2))/(float(b2+b5))))/((float(2*b5))/(float(b5+b4))+                              ((float(b4))/(float(b4+b3))+(float(b2))/(float(b2+b5))))

其中,b1~b5分别为蓝、绿、红、近红外波段、中红外波段1.

            NDSI = (b1+b2)/2   其中,b1、b2分别为IBI图像、SI图像。

④热度指数计算(LST)

使用大气矫正法对landsat-8地表温度进行反演 原理:首先估计大气对地表热辐射的影响, 然后把这部分大气影响从卫星传感器所观测到的热辐射总量中减去, 从而得到地表热辐射强度, 再把这一热辐射强度转化为相应的地表温度。

    1)首先打开数据_,对第10波段进行辐射定标(Band10的后缀为Thermal),获得辐射亮度图像。在ENVI中打开原始数据_MTL.txt,选择Radiometric Calibration工具,选择_MTL_Thermal数据,并根据需要选择spatial subset

                                           

                        

     2)计算NDVI

            NDVI=(近红外-红)/(近红外+红)

    3)计算植被覆盖度Fv

计算植被覆盖度Fv采用的是混合像元分解法,将整景影像的地类大致分为水体、植被和建筑,具体的计算公式如下:

            FV = (NDVI- NDVIS)/(NDVIV - NDVIS)

其中,NDVI为归一化差异植被指数,取NDVIV = 0.70和NDVIS = 0.00,且有,当某个像元的NDVI大于0.70时,FV取值为1;当NDVI小于0.00,FV取值为0。

利用ENVI的Band Math,在公式输入栏中输入:

            Fv=(b1 gt 0.7)*1+(b1 lt 0.05)*0+(b1 ge 0.05 and b1 le 0.7)*((b1-0.05)/(0.7-0.05))

其中b1为NDVI结果

    4)地表比辐射率ε计算ε

根据前人的研究,将遥感影像分为水体、城镇和自然表面3种类型。本专题采取以下方法计算研究区地表比辐射率:水体像元的比辐射率赋值为0.995,自然表面和城镇像元的比辐射率估算则分别根据下式进行计算:

            Ε(surface)=0.9625+0.0614*Fv-0.0461*FV2

            Ε(building)=0.9589+0.086*Fv-0.0671*Fv2

式中,εsurface和εbuilding分别代表自然表面像元和城镇像元的比辐射率。

在ENVI中的计算公式:

    Surf=(b1 le 0)*0.995+(b1 gt 0 and b1 lt 0.7)*(0.9589+0.086*b2-0.0671*b2*b2)+(b1 ge 0.7)*(0.9625+0.0614*b2-0.0461*b2*b2)

其中,b1为NDVI值,b2为植被覆盖度

    5)计算相同温度下黑体的辐射亮度值

查询大气剖面数据(http://atmcorr.gsfc.nasa.gov/),输入相关参数可得到大气剖面信息:大气在热红外波段的透过率(t),大气向上辐射亮度(Lu),大气向下辐射亮度(Ld)

 

            BlackT=(b2-Lu-t*(1-b1)*Ld)/(t*b1)

            2018:BlackT=(b2-0.94-0.87*(1-b1)*1.57)/(0.87*b1)

其中,b1选择地表比辐射率图像,b2选热红外波段辐射亮度图像

    6)反演地表温度

            Landsat 5:T=(1260.56)/alog(607.76/b1+1)-273

            Landsat 8:T=(1321.08)/alog(774.89/b1+1)-273

其中,B1选择相同温度下黑体辐射亮度图像

至此,初步完成四个生态指数的计算。

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