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地物波譜反射率與遙感影像成像相仿關係淺究
——植被指數的理論依據
唐能福
遙感影像是按波長範圍採集數據的,比如TM1只採集波長範圍爲【a,b】區間的電磁波,對於該範圍以外的都予以過慮掉,不採集。
這種有選擇性波長區間採集數據的方式,爲我們研究地物的波譜曲線提供了一個研究的方向。即:對於某一地物而言,反射率y是x的函數,y=f(x),考慮到這種區間性,我們對
y在x軸上在區間【a,b】進行積分,如下面公式:
(剛開始玩blog,不曉得怎麼把圖片搞上來,見諒)
(暫時稱之爲地物波譜區間反射率Z)
這種波譜曲線的積分特性恰好與遙感影像是按波長範圍採集數據的特性形成一種關係。這種關係是我們研究地物分類的一個新的方向。
如果我們已知針葉林的波譜曲線圖(得考慮時相),和TM數據。我們先把TM各個波段的波長範圍找出來。有了這個波長範圍,我們就可以針對各個波段在針葉林的波譜曲線上求積分,比如,有7各波段的TM數據,那麼我們就得到了7各積分結果值(z1,z2,z3,z4,z5,z6,z7)。
遙感影像的DN值是特定波長範圍爲【a,b】所有反射回來的電磁波能量的疊加,
DN=h*f*n*k
H是普朗克常數,f是頻率,n是電磁波(粒子特性)的個數,k是一個與電敏器件相關的常數。
由此可以得知波譜區間反射率Z與DN值有種關係。什麼關係呢?(相仿關係)
Z自身遵從某種規律,如果DN也遵從這種規律,那麼DN所對應的地物肯定爲針葉林,而且越遵從越說明它就是針葉林。
爲了說明這種關係,我們引進了模糊數學中的貼近度的觀念,可以用海明貼近度,歐幾里德貼近度,測度貼近度,格貼近度來度量這種相仿關係。(公式略去)
用這種方式對地物提取效果極佳。
大家不大明白爲什麼NDVI在提取植被,水體,裸岩,就有那麼有效果呢,其理論依據是什麼呢。
道理很簡單,就是上面分析的地物波譜區間反射率與ND之間相仿關係。我們對植被,水體,裸岩的波譜曲線分別在近紅外,紅波波長範圍上求積分。
求得水體的Z值分別爲Z1,Z2,
=-0.15
如果NDVI與 越接近(與-0.15越近)那麼它所對應的地物就越有可能是水體,像植被啊,岩石啊,均遵從這種規律。
這種地物波譜區間反射率與ND之間相仿關係用貼近度(用隸屬度也可以哦)來度量和描述。
對於其他的植被指數的理論依據也就是地物波譜區間反射率與ND之間相仿關係。
這爲我們對遙感影像分類指出了一個新的研究方向。
需要研究的工作爲繪製各種地物不同時相的波譜反射率曲線圖。這個時相非常重要的,特別是季節相關的。
地物波譜曲線。