ENVI下植被覆蓋度的遙感估算

植被覆蓋度是指植被（包括葉、莖、枝）在地面的垂直投影面積占統計區總面積的百分比。容易與植被覆蓋度混淆的概念是植被蓋度，植被蓋度是指植被冠層或葉面在地面的垂直投影面積占植被區總面積的比例。兩個概念主要區別就是分母不一樣。植被覆蓋度常用于植被變化、生態環境研究、水土保持、氣候等方面。

植被覆蓋度的測量可分為地面測量和遙感估算兩種方法。地面測量常用于田間尺度，遙感估算常用于區域尺度。

估算模型

目前已經發展了很多利用遙感測量植被覆蓋度的方法，較為實用的方法是利用植被指數近似估算植被覆蓋度，常用的植被指數為NDVI。下面是李苗苗等在像元二分模型的基礎上研究的模型：

VFC = (NDVI - NDVIsoil)/ ( NDVIveg - NDVIsoil)  （1）

其中, NDVIsoil 為完全是裸土或無植被覆蓋區域的NDVI值，NDVIveg 則代表完全被植被所覆蓋的像元的NDVI值，即純植被像元的NDVI值。兩個值的計算公式為：

NDVIsoil=（VFCmax*NDVImin- VFCmin*NDVImax）/( VFCmax- VFCmin)  （2）

NDVIveg=（(1-VFCmin)*NDVImax- (1-VFCmax)*NDVImin）/( VFCmax- VFCmin)  （3）

利用這個模型計算植被覆蓋度的關鍵是計算NDVIsoil和NDVIveg。這里有兩種假設：

1）  當區域內可以近似取VFCmax=100%，VFCmin=0%。

公式（1）可變為：

VFC = (NDVI - NDVImin)/ ( NDVImax - NDVImin)   （4）

NDVImax 和NDVImin分別為區域內最大和最小的NDVI值。由于不可避免存在噪聲，NDVImax 和NDVImin一般取一定置信度范圍內的最大值與最小值，置信度的取值主要根據圖像實際情況來定。

2）  當區域內不能近似取VFCmax=100%，VFCmin=0%

當有實測數據的情況下，取實測數據中的植被覆蓋度的最大值和最小值作為VFCmax和 VFCmin，這兩個實測數據對應圖像的NDVI作為NDVImax 和NDVImin。

當沒有實測數據的情況下，取一定置信度范圍內的NDVImax 和NDVImin。VFCmax和 VFCmin根據經驗估算。

實現流程

下面我們以“當區域內可以近似取VFCmax=100%，VFCmin=0%”情況下，整個影像中NDVIsoil 和NDVIveg 取固定值，介紹在ENVI中實現植被覆蓋度的計算方法。

使用的數據是經過幾何校正、大氣校正的TM影像。

(1)       選擇Transform->NDVI，利用TM影像計算NDVI。

(2)      選擇Basic Tools->Statistics ->Compute Statistics，在文件選擇對話框中，利用研究區地區的矢量數據生成的ROI建立一個掩膜文件。

選擇統計文件及掩膜文件

計算統計參數

(3)      得到研究區的統計結果。在統計結果中，最后一列表示對應NDVI值的累積概率分布。我們分別取累積概率為5%和90%的NDVI值作為NDVImin和NDVImax。這里得到：

NDVImax=0.522991

NDVImin=0.031766

統計結果

(4)       根據公式（4），我們可以將整個地區分為三個部分：當NDVI小于0.031766，VFC取值為0；NDVI大于0.522991，VFC取值為1；介于兩者之間的像元使用公式（4）計算。利用ENVI主菜單->Basic Tools->Band Math，在公式輸入欄中輸入：

(b1 lt 0.031766)*0+(b1 gt 0.522991)*1+(b1 ge 0.031766 and b1 le 0.522991)* ((b1-0.031766)/ (0.522991-0.031766)

b1：選擇NDVI圖像

(5)      得到一個單波段的植被覆蓋度圖像文件，像元值表示這個像元內的平均植被覆蓋度。在Display顯示。

(6)      選擇Tools->Color Mapping->Density Slice，單擊Clear Range按鈕清除默認區間。

(7)       選擇Opions->Add New Ranges，根據上面的對照表依次添加10個區間，分別為每個區間設置一定的顏色，單擊Apply得到如下的植被覆蓋圖。

植被覆蓋度遙感估算結果