植被指数

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。

（二）差值植被指数（Difference Vegetation Index——DVI）

公式： DVI=ρNIR-ρRED

特征： DVI能很好地反映植被覆盖度的变化，但对土壤背景的变化较敏感，当植被覆盖度在15%~25% 时，DVI随生物量的增加而增加，植被覆盖度大于80% 时，DVI对植被的灵敏度有所下降。

（三）归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index——NDVI）

公式：NDVI=(ρNIR-ρRED)/(ρNIR+ρRED)

（近红外区与红光区的反射率差值/近红外区与红光区的反射率和值）

特征： 值的范围是-1-1，一般绿色植被区的范围是0.2-0.8。负值表示地面覆盖为云、水、雪等，对可见光高反射；0表示有岩石或裸土等，NIR和R近似相等；正值，表示有植被覆盖，且随覆盖度增大而增大。

NDVI是最常用的植被指数，虽然NDVI对土壤背景的变化较为敏感，但由于NDVI可以消除大部分与仪器定标、太阳角、地形、云阴影和大气条件有关辐照度的变化，增强了对植被的响应能力，是目前已有的40多种植被指数中应用最广的一种。

NDVI的局限性表现在，用非线性拉伸的方式增强了NIR和R的反射率的对比度。对于同一幅图象，分别求RVI和NDVI时会发现，RVI值增加的速度高于NDVI增加速度，即NDVI对高植被区具有较低的灵敏度；对大气干扰处理不足，大气残留噪音对NDVI指数影响严重；易受土壤背景干扰，特别是中等植被覆盖区，当土壤背景变暗时，NDVI指数有增加的趋势。

应用： ①对NDVI曲线进行定量分析,研究植被分类和植被动态变化；利用NDVI时间序列来得到植被生长气候和植被覆盖的信息等（植被的类型较为复杂,而且任一种反映到NDVI数据的植被特征也不是单一的,植被类型分类在不同的地区有不同的定义和标准,有待于更深入的研究。）

②植被指数转换即通过对各像元中植被类型及分布特征的分析,建立植被指数与植被覆盖率的转换关系,直接估算植被覆盖率，进而分析生态系统的状况，例如植被的生长状况

等。但该方法受到受分辨率的限制,一些重要参数无法准确测定。植被动态的变化也会对估算带来一定难度。

③通过分析基于多时相环境减灾卫星 NDVI 值拟合的 NDVI 时序曲线上提取的各特征参数建立作物单产估测模型，可用于农业生产的估测。

④建立模型反演地物类型及土壤水分等。

（四）土壤调节植被指数系列（SAVI family)

土壤调节植被指数（Soil-Adjusted Vegetation Index——SAVI ）

公式： SAVI=[(ρNIR-ρRED)(1+L)]/(ρNIR+ρRED+L)

特征： ①SAVI必须预先已知下垫面植被的密度分布或覆盖百分比，因而仅适合于提取某一小范围植被覆盖度变化较小区域的下垫面的植被信息。

②SAVI目的是解释背景的光学特征变化并修正NDVI对土壤背景的敏感。与NDVI相比，增加了根据实际情况确定的土壤调节系数L，取值范围0-1。 L=0 时，表示植被覆盖度为零；L=1时，表示土壤背景的影响为零，即植被覆盖度非常高，土壤背景的影响为零，这种情况只有在被树冠浓密的高大树木覆盖的地方才会出现。

③SAVI仅在土壤线参数a=1,b=0（即非常理想的状态下）时才适用。

草甸的类型

草甸的类型多样。划分的方法通常有两种，一是植物地形学的方法，按照草甸分布的地形部位将其分为河漫滩草甸、大陆草甸、低地草甸、亚高山草甸和高山草甸等；二是植物群落学的方法，将草甸分为禾草草甸、苔草草甸、禾草-杂类草草甸等。下面依据第一种方法介绍各种草甸的特点：

河漫滩草甸

由于受到周期性的洪水的影响，地下水位较低，加上可能出现的盐渍化和人为干扰的影响，河漫滩上通常无林。

河漫滩草甸比较年轻。由于不同地形部位的湿度条件不同，草甸植被的群落类型也有所不同。在比较干旱的地段以双子叶植物占优势；在中度湿润的地段通常是禾本科植物居多；在最湿润的地段通常是苔草占据优势。

大陆草甸

主要分布在森林草原带和落叶阔叶林带，多系人为次生影响形成，常有草原成分参加进来。从生态类群来说，以中生和旱中生植物为主，同时混有中旱生和真旱生植物。

低地草甸

分布于地势低洼，地下水位较浅处。由于地下水位较高，低地草甸常沼泽化。

亚高山草甸

分布于山地森林上界附近的地段，种类组成丰富，有的以禾草为主，有的以杂类草为

主，外貌华丽。草本层可有多个亚层，地表有地被层。

高山草甸

在我国又称高寒草甸。由耐寒冷中生多年生草本植物占优势。草群低矮，结构简单，层次划分不明显，一般仅具草本层，在比较湿润的地方还有地被层，优势种有嵩草属(Kobresia)、苔草属、龙胆属(Gentiana)、蓼属(Polygonum)等。主要种类因适应寒冷气候，具有丛生、莲座状、叶片小并被茸毛，生长期短，以营养繁殖为主的特点。