[發明專利]一種草地植被覆蓋度遙感估測方法

無效

• 申請號: 201110218226.5
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102288954A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 高吉喜;陳艷梅;呂世海;馮朝陽;葉生星
• 申請（專利權）人: 高吉喜
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01S17/89
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李紅團

1.一種草地植被覆蓋度遙感估測方法，其特征在于，包括如下步驟：

（一）野外試驗數據采集及處理；

（二）Modis衛星數據的下載和處理；

（三）數據分析建模及精度檢驗。

2.根據權利要求1所述的遙感估測方法，其特征在于，所述步驟（一）野外試驗數據采集及處理為：

掌握研究區概況后，確定野外采樣路線，進行野外試驗，包括野外地面高光譜采集、植被覆蓋度采集以及相關地形地貌、植被群落結構、地理坐標數據的采集記錄，并對這些試驗數據進行處理和分析。

3.根據權利要求2所述的遙感估測方法，其特征在于，所述步驟（二）Modis衛星數據的下載和處理為：

確定研究區的地理范圍后，下載Modis遙感數據，在Envi軟件中經過矯正、合成、坐標和存儲格式的轉化以后，在Arcmap中按研究區域進行裁切，獲得整個生長季NDVI分布格局圖，依據野外采樣時記錄的地理坐標，提取與野外時間同步的野外樣地的Modis?NDVI數據。

4.根據權利要求3所述的遙感估測方法，其特征在于，所述步驟（三）數據分析建模及精度檢驗：

通過分析研究區內實測ASD?NDVI?和實測草地植被覆蓋度散點關系，選用合適的函數進行回歸分析，然后通過分析地面與高空遙感植被指數的定量關系，將所建立的統計方程轉化為可以用于草地大面積估測植被覆蓋度的修正的Modis估產模型，并利用標準誤差和平均誤差系數對所建模型精度進行檢驗。

5.根據權利要求1-4任一權利要求所述的遙感估測方法，其特征在于，所述步驟（一）野外試驗數據采集及處理為：

（1）野外試驗主要使用設備包括：

地面光譜輻射儀，用于測量研究區內地面各種草地類型的光譜數據；

數碼相機，用于采集樣方植被覆蓋度數據及研究區各種草地類型的描述數據；

樣方取樣工具，1m×1m樣方框；

便攜式電腦，用于記錄光譜輻射儀所采集的高光譜數據、植被群落描述數據、測量條件和被測量地點的地理坐標，生成的研究區野外草地植被光譜數據庫；

?便攜式GPS，與便攜式電腦相連接用于記錄各個采樣點的地理坐標，包括海拔高度、經緯度信息；

（2）數據庫邏輯圖構成主要包括：

利用野外光譜輻射儀采集的草地植被高光譜DN值與反射率數據、野外采集草地樣方照片對應獲得植被覆蓋度數據、依據地理坐標提取的與野外試驗同期的Modis?NDVI數據、野外試驗樣地地形地貌和地理坐標數據、野外試驗樣地植被群落構成描述數據；

（3）步驟為：

①選擇大樣地：在進行地面野外試驗時，首先在分析TM遙感影像、土地利用現狀圖和植被類型圖的基礎上，選擇大致250m×250m植物生長均勻大樣地，要求其植被斑塊面積較大且在植被組成上具有代表性，以滿足將來建立地面光譜數據與Modis的植被指數相關關系的像元匹配要求；

②數據采集：試驗過程中選擇大樣地中最具有典型和代表性的典型樣地，每個典型樣地做30個1m×1m的樣方；另外的一般樣地中每個做5個1m×1m的樣方；使用美國ASD公司的Fieldspec?3光譜輻射儀進行草地植被光譜測定，視場角25°，光譜范圍：350-2500nm；采樣間隔為1.4nm，在350～1000nm區間和2nm?，在1000～2500nm區間；觀測時傳感器垂直向下，距離冠層0.5m，每個1m×1m的樣方測量5組高光譜數據；同時所用的光譜儀探頭感應器每隔10～15分鐘用白板進行校正；為減少太陽輻照度的影響，選擇的天氣狀況良好，晴朗無云，風力較小，太陽光強度充足并穩定的時段，野外光譜測量的時間在10:00～15:00；

每個1m×1m樣方測量光譜數據5組，用數據線連接光譜儀和GPS，通過無線將筆記本電腦和光譜儀連接，在筆記本上記錄的每組光譜數據中帶有地理坐標和海拔高度；為了獲得草地植被覆蓋度數據，每個小樣方測完光譜后，用數碼相機垂直于地面，距離冠層0.5m拍照，將每個樣方對應的光譜數據編號和照片編號以及樣方植被描述等詳細記錄；

③草原植被覆蓋度提取:由于照相屬中心投影，相片四周變形較大，因此在計算機測算相片植被覆蓋度前，先切除相片的邊緣部分，即當相片橫著擺放時，左右兩邊分別平行地截除掉1/5的長度、上下兩邊分別平行地截除掉1/8的長度,相片剩余的中心部分用于進行植被覆蓋度的計算機測量,在ERDAS9.1處理照片，使用Modeler命令完成，將照片轉變為灰度值，然后與原照片比較，找出植物與非植物部分臨界點，將照片轉化為0，1的黑白圖，統計分析植物部分占整個分析區域的比例，得到每張照片所對應的每個小樣方的植被覆蓋度;

④地面高光譜數據處理：地面光譜數據處理在Viewspec?pro?Version5.6軟件中完成，在室內電腦中安裝Viewspec?pro?Version5.6軟件；將所有測得的地面光譜數據拷貝到電腦硬盤中，在Viewspec?pro?Version5.6軟件窗口打開需要處理的植被光譜數據，默認存儲的方式為DN值，在Process窗口中利用Reflectance/transmttence命令將原始數據DN格式轉換為地面草地植被反射率，改變其縱坐標為0～1；利用Process窗口中Lambda?integration命令提取與Modis近紅外波段841–876?nm和紅光波段620–670?nm一致的光譜反射率平均值，利用公式（1）在excel中完成歸一化植被指數的計算，

???????????????????????????????????????????（1）

其中，ρ_{（841-876）}和ρ_{（620-670）}分別是對應MODIS近紅外波段、紅光波段的光譜反射率均值。