Transcript Spektrální indexy

Spektrální indexy
Spektrální charakteristiky
Obecný průběh spektrální odrazivosti vody (1),
vegetace (2), suché půdy (3) a vlhké půdy (4).
Jak vnímáme barvy, jak je vnímá družice?
chlorofyl
karoten, xanthofyl
Chlorofyl silně absorbuje
viditelné záření (0.4 to 0.7 μm)
Buněčná struktura silně odráží
blízké infračervené záření NIR (0.7 – 1.1 μm)
Spektrální / vegetační indexy



aritmetické operace s dvěma či více pásmy
cíl – na základě znalosti spektrální odrazivosti
zvýraznit vegetační složku a její vlastnosti
Rozdělení indexů


Poměrové
Ortogonální – vzniklé lineární kombinací spektrálních
pásem
Vegetační indexy
NDVI
NDVI – Normalized Difference Vegetation
Index
 NDVI = (TM4 - TM3) / (TM4 + TM3)




hodnoty v intervalu [ -1; +1]
využití v systémech Landsat TM (TM3,4)
NOAA AVHRR (pásmo 1,2)
přehledové mapování stavu vegetace
NDVI
(viz. http://earthobservatory.nasa.gov)
Vegetační indexy NDVI

Typické hodnoty (AVHRR, podle Williams,
1995)
Povrch
NDVI
Velmi hustá vegetace
0.500
Středně hustá vegetace
0.140
Řídká vegetace
0.090
Holá půda
0.025
Oblačnost
0.002
Sníh a led
-0.046
Voda
-0.257
NDVI
Vegetační indexy obecně



Maximalizují citlivost na biofyzikální parametry
rostlin tak, aby z výsledku bylo možno hodnotit
stav a vegetační podmínky.
Eliminují rušivý vliv externích činitelů –
atmosféry, půdy aj.
Pro validaci jsou navázány na některý z
měřitelných parametrů vegetace (obsah
chlorofylu, celková biomasa aj.)
Příklady poměrových indexů

SR – Simple Ratio



Infrared index (Hardisky et al., 1983)



SR = TM4 / TM3
první používaný vegetační index
II = (TM4-TM5) / (TM4+TM5)
citlivější na změny biomasy rostlin a vodní stres vegetace než
NDVI
Mid IR index (Musick & Pelletier, 1988)


Mid IR = TM5 / TM7
vysoká korelace s obsahem půdní vláhy
Další indexy



Moisture stress index (Rock et al., 1986)
TM 5
MSI 
TM 4
Leaf Water Content Index (Hunt et al., 1986)
 log1  TM 4  TM 5
LWCI 
 log1  TM 4  TM 5
Crist, 1985
Perpendicular Vegetation Index (PVI)
Tasseled Cap

Kauth & Thomas – transformace pásem Landsat
MSS do čtyř nových, obsahující odvozenou
tematickou informaci:





Soil Brightness Index
Greeness Vegetation Index
Yellow Stuff Index
Non-such
(rovnice viz Jensen, 2000; Dobrovolný, 1998)
Tasseled Cap

TC1 (brightness) – odrazivost půdy


TC2 (Greenness) – vegetační index


Na odrazivosti se podílí holá půda – vysoká hodnota
indexu - světlé oblasti, vegetace a vodní plochy – nízký
index – tmavé
Nejvyšší hodnoty a nejsvětlejší tóny patří oblastem s
rozvinutým vegetačním krytem
TC3 (Wetness) – vodní obsah

Nejvyšší hodnoty – vodní plochy, holá půda a vegetace
tmavé – téměř opak TC1
(viz Dobrovolný, 1998)
Čepice Santa Clause
Modifikace Tasseled Cap pro
Landsat TM

Brightness, Greeness, Wetness
Crist, 1985
Brightness index
Greeness index
Wetness index
Vegetační indexy na webu
http://www.osdpd.noaa.gov/PSB/IMAGES/gvi.html

Mapování vegetace v globálním měřítku je
věnována velká pozornost i v rámci
projektu EOS (Earth Observing Systém).
http://terra.nasa.gov/
http://vegetation.cnes.fr/
SPOT4
 http://free.vgt.vito.be/

Stav vegetace – internetové zdroje
http://directory.eoportal.org/info_DLRVegetationIndexNDVINOAAAVHRRdail
ymaps.html
http://orbit-net.nesdis.noaa.gov/crad/sat/surf/vci/index.html
Jižní Amerika - NDVI





Normalized Difference
Vegetation Index
Hodnoty od -0.1 do
+0.703
NDVI<0—vodní plochy,
mraky, déšť, sníh
0<NDVI<0.1—skály,
holá půda, pouště
NDVI>0.1—vegetace s
biomasou úměrnou NDVI
0.0 0.1
Normalizovaný NDVI - fractional



Normalizovaný NDVI,
převedený lineárně na
rozsah 0-1:
NDVI≤0.070.0 fraction
NDVI≥0.571.0 fraction
Stav vegetace - příklad
Comparison for Africa for 05 October 2002 and
2003