ENVI中计算植被覆盖指数
新的评价方法中的植被覆盖指数:评价区域(市、县)单位面积归一化植被指数( NDVI),采用MODIS卫星的 MOD13 的 NDVI 数据,详见2015年版生态环境状况评价技术规范(HJ 192-2015)
新标准要求利用5-9月份MODIS的MOD13的NDVI数据计算植被覆盖指数,MODIS传感器搭载在AQUA和TERRA两颗卫星上。
MODIS数据产品分级系统:MODIS标准数据产品分级系统由5级数据构成,它们分别是:0级、1级、2级、3级和4级。
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0级数据:卫星地面站直接接收到的、未经处理的、包括全部数据信息在内的原始数据为0级数据。
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1级数据:对没有经过处理的、完全分辨率的仪器数据进行重建,数据时间配准,使用辅助数据注解,计算和增补到0级数据之后为1级数据。
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2级数据:在1级数据基础上开发出的、具有相同空间分辨率和覆盖相同地理区域的数据为2级数据。
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3级数据:3级数据是以统一的时间-空间栅格表达的变量,通常具有一定的完整性和一致性。在3级水平上,将可以集中进行科学研究,如:定点时间序列,来自单一技术的观测方程和通用模型等。
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4级数据:通过分析模型和综合分析3级以下数据得出的结果数据为4级数据。
MOD13——陆地 3 级标准数据产品,内容为栅格的归一化植被指数和增强型植被指数( NDVI/EVI ),空间分辨率 250m 。
下面是用ENVI软件操作一步步计算,得到植被覆盖指数的步骤,。数据处理流程为:
图 植被覆盖指数处理流程
第一步:打开数据
为了节省数据打开时间,先把建金字塔的功能关掉。File->Preferences,Pyramids选项卡中的Greate Pyramid if None Exists项目改为No,点击OK。
关闭数据打开时建金字塔的功能
注:打开所有之后,做后续处理的时候,可以打开建金字塔的功能。
以A2014129这景数据打开为例,File->Open As->EOS->MODIS,选择MOD13Q1.A2014129.h28v06.005.2014147204659.hdf文件, 打开,数据分为三个数据集:NDVI(归一化植被指数)、EVI(增强型植被指数)、4波段反射率数据(绿波段、红波段、两个近红外波段)。NDVI的数据有效范围为-2000~10000之间的浮点型数据。无效值用-3000填充。(见NDVI数据产品说明)。
注:NDVI产品波段存储的DN值是扩大了10000倍的,ENVI打开自动读取的是真实的NDVI值,即-0.2~1之间的数值,无效值是-0.3。
同样的方法,打开5月的另外三景数据。
第二步:求月NDVI最大值
利用Bandmath工具,求取月NDVI最大值,并把小于0的值赋值为0。打开工具/Band Algebra/Band Math,输入表达式:0>b1>b2>b3>b4,点击OK。
图 求每月NDVI最大值并将小于0的赋值为0
- b1:选择5月第1景NDVI数据
- b2:选择5月第2景NDVI数据
- b3:选择5月第3景NDVI数据
- b4:选择5月第4景NDVI数据
得到5月NDVI最大值的图像。
图 求取5月NDVI最大值
同样的方法,分别求6-9月的每月NDVI最大值。
第三步:求月NDVI最大值的均值
打开工具/Band Algebra/Band Math,输入表达式:(b1+b2+b3+b4+b5)/5。
- b1:5月NDVI最大值
- b2:6月NDVI最大值
- b3:7月NDVI最大值
- b4:8月NDVI最大值
- b5:9月NDVI最大值
图 计算月均值
第四步:投影转换
通过Viewer Metadat工具查看计算出的NDVI月均值图的投影信息,是正弦投影,下面将其转换为Albers投影。
图 NDVI月均值数据的投影信息
图 投影转换
图 投影转换面板
得到NDVI月最大值的月均值,即公式中的Pi。
第五步:归一化处理
正常的NDVI是0-1之间,为了便于和其他生态因子一起进行评价,将求出来的NDVI月最大值的月均值归一化到0-100之间,需要乘以一个归一化系数,即公式中的Aveg,这个系数的参考值是:0.0121165124(前提是NDVI扩大了10000倍)。下面用波段运算将NDVI的月均值进行归一化。
打开工具/Band Algebra/Band Math,输入表达式:b1*10000*0.0121165124,点击OK。b1:5-9月NDVI月最大值的平均值-albers.dat
得到的结果就是归一化后的NDVI月最大值的月均值。在ArcMap中进行分区域统计区域的像元均值,得到区域的植被覆盖指数。
第六步:统计各个县的植被覆盖指数
在ArcMap中统计各个县的植被覆盖指数。启动ArcMap,分别加载处理好的NDVI最大值月均值结果,以及gd-xian.shp数据,工具为:ArcToolbox->Spatial Analyst->区域分析->以表格显示分区统计,设置如下图所示:
图 统计区域均值
在图层中,找到该统计结果,右键->打开,即可看到统计表格,MEAN这一列,即为各个区域的植被覆盖指数。
注:为了避免地名显示为乱码的情况,用区域代码(PAC)统计。
图 ArcGIS中统计结果
注:ENVI统计结果和ArcGIS统计结果稍有差别,原因可能是两个软件对边界像元的处理方式不同。
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