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资源环境遥感实习

资源环境遥感实习. 实习一 植被覆盖度计算. 实习目的. 根据 Landsat TM 数据计算植被覆盖度. 原理与方法. NDVI 为像元 NDVI 值， fv 为像元的植被覆盖度， NDVIv 和 NDVI0 分别为植被覆盖部分和非植被覆盖部分的 NDVI 值。. 原理与方法. NDVIv 和 NDVI0 这两个参数值的确定是关键，将直接影响到植被覆盖度估算结果。 对 NDVI 统计直方图给定置信区间，取 5% 和 95% 频率的 NDVI 值作为 NDVI0 和 NDVIv 值。. 实习数据. TM_20060504

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Presentation Transcript

  1. 资源环境遥感实习

  2. 实习一 植被覆盖度计算

  3. 实习目的 • 根据Landsat TM数据计算植被覆盖度

  4. 原理与方法 • NDVI为像元NDVI值，fv为像元的植被覆盖度，NDVIv和NDVI0分别为植被覆盖部分和非植被覆盖部分的NDVI值。

  5. 原理与方法 • NDVIv和NDVI0这两个参数值的确定是关键，将直接影响到植被覆盖度估算结果。 • 对NDVI 统计直方图给定置信区间，取5%和95%频率的NDVI值作为NDVI0和NDVIv值。

  6. 实习数据 • TM_20060504 • 南京地区2006年5月4日的Landsat TM数据 • TM_20060504.hdr • TM_20060504的头文件

  7. 计算NDVI • 主菜单Transform > NDVI，Input File Type选择Landsat TM，计算得到NDVI空间分布图。

  8. 确定NDVIv和NDVI0值 • 在Availabel Bands List窗口中右键点击NDVI数据，在弹出的右键菜单中选择Quick Stats，对NDVI数据进行统计分析，在统计结果窗口中可以看到NDVI的直方图和累计直方图。 • 在累计直方图中查找5%和95%频率的NDVI值，分别约为-0.194和0.425。 • 因此NDVI0=-0.194， NDVIv=0.425。

  9. 计算植被覆盖度 • 主菜单Basic Tools > Band Math，在波段运算窗口输入植被覆盖度计算公式：(b1+0.194)/(0.425+0.194)，计算得到初步结果。

  10. 计算植被覆盖度 • 因为有5%像元的NDVI值小于-0.194，这部分像元的植被覆盖度计算结果为负值，需要通过掩膜操作将这部分像元的植被覆盖度值修改为0，同样需要将5%NDVI值大于0.425的像元植被覆盖度值修改为1。

  11. 计算植被覆盖度 • 主菜单Basic Tools > Masking > Build Mask，在掩膜定义窗口中设置掩膜生成条件为NDVI>-0.194，生成掩膜。 • Apply Mask，将掩膜应用于计算得到的植被覆盖度数据，注意在Apply Mask Parameters窗口中将Mask Value设为0，这样可将所有掩掉的像元值修改为0。

  12. 计算植被覆盖度 • 类似操作将NDVI值大于0.425的像元植被覆盖度值修改为1，注意的是Apply Mask Parameters窗口中将Mask Value需要设为1。

  13. 计算植被覆盖度 • 最终得到植被覆盖度空间分布图

  14. 实习二 城市热环境分析

  15. 实习目的 • 基于Landsat TM数据反演地表温度，在此基础上对城市热环境进行分析。

  16. 原理与方法 • 本实习采用覃志豪的单窗算法反演地表温度，单窗算法的具体形式为： 式中，Ts为地表温度，a和b为经验系数（a=-67.35535，b=0.458608），T6为TM6的亮度温度(K)，Ta为大气平均作用温度(K)，C和D为中间参数

  17. 原理与方法 • 中间参数C和D计算公式如下： 式中，τ为大气透过率，ε为地表比辐射率

  18. 原理与方法 • 比辐射率计算公式

  19. 原理与方法 • 大气透过率计算公式 • 大气平均作用温度计算公式 式中，w为水汽含量 式中，Ta和T0单位均为K

  20. 原理与方法 • Landsat TM亮度温度的计算公式 式中，K1、K2为系数（K1=607.76，K2=1260.56），L为辐射亮度，计算公式如下 L=0.055158*DN+1.2378 式中，DN值为TM6波段的灰度值

  21. 实习数据 • njtm：南京地区TM数据 • njtm.hdr ：njtm的头文件 • 卫星过境时南京地区水汽含量为2.49g/cm2，气温21℃

  22. 辐射定标与亮温计算 • 主菜单Basic Tools > Band Math，在波段运算窗口输入辐射定标公式0.055158*b1+1.2378，得到辐亮度数据。 • 然后输入公式：1260.56/alog(1+607.76/b1)，计算得到亮度温度。

  23. 地表比辐射率计算 • 计算出NDVI，然后在波段运算窗口输入公式：1.0094+0.047*alog(b1) • 分别运用掩膜操作将NDVI小于0.157以及大于0.727的像元的地表比辐射率修改为0.923和0.994，具体操作步骤可参考试验一中的类似部分。

  24. 地表比辐射率计算 • 取NDVI阈值为-0.07生成水体掩膜，该掩膜保留所有非水体像元，即NDVI值大于等于-0.07的像元。 • 应用该掩膜，将所有水体像元的比辐射率值修改为0.995。

  25. 大气透过率和大气平均作用温度计算 • 将卫星过境时南京地区水汽含量及气温代入计算方程，计算得到大气透过率和大气平均作用温度分别为0.7442和287.294K

  26. 地表温度反演 • 首先根据大气透过率、地表比辐射率等通过波段运算计算出中间参数C、D，然后将单窗算法公式输入波段运算工具，分别代入各个参数，计算得到南京地区的地表温度。

  27. 地表温度反演

  28. 热环境分析 • Image窗口菜单Tools > Color mapping > Density Slice，运用密度分割将地表温度分为若干个不同的热岛等级，使其从冷色到暖色调变化，最终得到总共包含若干个热岛强度级别的南京市热岛强度空间分布图

  29. 热环境分析

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