本发明专利技术涉及一种采用改进的像元二分法反演植被覆盖度的方法，包括以下步骤：S1计算整个区域影像的NDVI；S2判定整个区域中的有效遥感影像区域；S3对有效遥感影像区域通过计算得到的NDVI单元值进行统计，获取置信区间的上限和下限值，作为NDVIveg和NDVIsoil；S4利用像元二分法计算出植被覆盖度。本发明专利技术采用改进的像元二分法，因其简单易行、所需参数较少、精度较高应用最为广泛。通过本发明专利技术可以消除像元二分法中确定纯植被NDVIveg和纯土壤NDVIsoil时影像背景值的影响问题，使得通过给定置信区间上限和下限的方法确定的纯植被NDVI和纯土壤NDVI更加可靠，从而使像元二分法反演得到的植被覆盖度精度更高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种地球系统科学领域，尤其涉及一种采用改进的像元二分法反演植 被覆盖度的方法。
技术介绍
植被是陆地生态系统中最基础的部分，所有其他的生物都依赖于植被而生。植被 的类型、数量和质量变化深刻影响陆地生态系统，其根系深入土壤，枝叶接触空气，特有的 蒸腾和光合作用使土壤、大气、水分等自然地理要素相互联系、相互作用，实现了陆地生态 系统的物质能量交换和生物化学循环。植被覆盖度是刻画地表植被覆盖的一个重要参数， 也是指示生态环境变化的基本、客观指标，在地球表面的大气圈、土壤圈、水圈和生物圈中 都占据着重要的地位。植被覆盖度在土壤-植被-大气传输模型模拟地表和大气边界层交 换中是一个重要的生物物理参数，在地表过程和气候变化、天气预报数值模拟中需要给予 准确的估算。从应用层面看，植被覆盖度在农业、林业、资源环境管理、土地利用、水文、灾害 风险监测、干旱监测等领域都有着广泛的应用。 植被覆盖度测量方法通常有地表实测法和遥感测量法两种。由于植被覆盖度有 显著的时空分异特征，所以基于离散点的地表实测法虽然可能在局部小区域测量时精度较 高，但推广到大范围时具有很大的不确定性；遥感监测方法基于空间连续数据，在大中尺度 区域估算植被覆盖度具有一定优势，目前备受关注。 利用遥感数据提取植被覆盖度的方法主要有经验模型法、植被指数法和混合像元 分解法。经验模型法是利用某单一波段、波段组合或计算得到的植被指数与实测植被覆盖 度建立回归模型，然后求取较大区域的植被覆盖度。回归模型适用于时相较近的遥感影像， 对于年份较早的影像，如十年或几十年前的影像数据，由于地表植被覆盖的变化，通常无法 获取对应年份的样区实测植被覆盖度数据，该方法的应用在时间上受到一定的限制；回归 模型在局部区域具有较高精度，但在空间应用上具有局限性，只适用于特定的区域与特定 的植被类型，不具有普遍意义。混合像元分解法源于定量遥感的线性光谱混合模型，基本思 路是将遥感影像的像元分解为植被信息和非植被信息两部分，估算其中植被信息的比重， 即植被覆盖度。其中像元二分法是在混合像元分解法中应用最为广泛，其不需要建立回归 模型，对地表实测数据依赖较小，相对于回归模型法更具有普遍意义，经验证后可推广到大 范围地区。这些优势使得像元二分法是植被覆盖度遥感反演中应用最为广泛的方法之一。 像元二分法假定一个像素由植被和土壤两部分构成，该像素的标准差异植被指 数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)是纯植被 NDVI (NDVIveg)和纯土壤 NDVI(NDVIstjil)按照面积的加权和。则植被覆盖度（F。）表示为 ： Fc = (NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil) 有研究认为若影像中存在纯植被像元和纯土壤，则认为影像中的NDVI最大值为 NDVI veg, NDVI最小值为NDVIstjil。而有些学者认为应去除大气和图像本身噪声的影响，对 NDVI的取值给定一个置信区间，取置信区间的某一上限处的NDVI作为NDVI veg，取置信区间 的某一下限处的NDVI作为NDVIstjil。这种通过置信区间确定纯植被和纯土壤NDVI的方法更 加科学合理。但在确定置信区间上限和下限时，如图1所示，当前的方法因影像有效区域外 背景值的存在使得统计获得的NDVI veg和NDVIstjil存在一定的误差，影响了植被覆盖度的反 演精度和可靠性。亟需一种方法能够克服在求取NDVI veg和NDVIstjil过程中背景值的影响。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 本专利技术的目的是提供一种能够消除背景值区域生长的采用像元二分法反演植被 覆盖度的方法，从而使像元二分法反演得到的植被覆盖度精度更高。 (二）技术方案 本专利技术是通过以下技术方案实现的： ，包括以下步骤： Sl计算整个区域影像的NDVI像元值； S2判定整个区域中的有效遥感影像区域； S3对有效遥感影像区域通过计算得到的NDVI像元值进行统计，获取置信区间的 上限值和下限值，作为NDVI veg和NDVIstjil ; S4利用像元二分法计算出植被覆盖度。 其中，所述步骤S2包括以下具体步骤： 以选取的起始生长点为起点，采用邻域生长方法：如果起始点邻域内某一个像素 的各波段的数值都为〇,则将其标记为新的生长点，并以该新的生长点为中心进行八邻域再 生长，直到没有新的像素被标记为止，终止点组成的边界即为有效遥感影像区域的边界。该 技术方案的技术效果在于，能够快速全面的确定有效遥感影像区域的边界。 进一步，所述邻域包括生长点为中心的上下左右，左上，左下，右上，右下八个方向 的像素位置，从而更为全面的确定有效遥感影像区域的边界。 其中，所述起始生长点的选取方法如下： 选取遥感影像的四个角点和四条边的边界点作为预选生长起始点，然后对该四个 角点和四条边的边界点进行判别，如果该点的各个波段数值都为0,则将该点标记为生长起 始点，如果不符合条件，则不对其标记。该技术方案的有益效果在于，能够快速准确确定生 长起始点。 其中，所述步骤S4中，利用像元二分法计算出植被覆盖度中， 所述像元二分法的计算公式为： Fc= (NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)； F。为植被覆盖度，NDVIveg为纯植被的NDVI值；NDVIstjil为纯土壤NDVI值；NDVI为 NDVI veg和NDVIstjil按照面积的加权和，从而精确地计算出植被的覆盖度。 进一步，所述步骤S3中，包括以下具体步骤： S31依次排列NDVI像元值； S32计算排序后各NDVI像元值处的累积像元数目占影像有效范围内像元总数的 累积像元百分比； S33如果某NDVI值处的累积像元百分比，与1减去置信度参数所得数值相比，差值 最小，则该NDVI值为NDVIstjil ; 如果某NDVI值处的累积像元百分比与置信度参数的差值最小，则该NDVI值为 NDVI veg。该技术方案的技术效果在于能够准确快捷确定NDVIstjil和NDVIveg的数值。 优选地，所述步骤S33中，置信度参数数值范围为1% -5%，从而有效避免由于噪 声影响而产生的NDVI过低或过高。 其中，整个区域影像的NDVI像元值的计算方法为： NDVI = (p (nir) -p (red)) / (p (nir) +p (red)) 其中p (nir)表示近红外波段的光谱反射率或灰度值，p (red)表示可见光红波段 的光谱反射率或灰度值。该技术方案的技术效果在于，通过NDVI像元值的计算方法可精确 测得整个区域的影像NDVI像元值。 (三）有益效果 与现有技术和产品相比，本专利技术有如下优点： 本专利技术采用改进的像元二分法，因其简单易行、所需参数较少、精度较高应用最为 广泛。通过本专利技术可以消除像元二分法中确定纯植被NDVI veg和纯土壤NDVIstjil时影像背 景值的影响问题，使得通过给定置信区间上限和下限的方法确定的纯植被N本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用改进的像元二分法反演植被覆盖度的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1计算整个区域影像的NDVI像元值；S2判定整个区域中的有效遥感影像区域；S3对有效遥感影像区域通过计算得到的NDVI像元值进行统计，获取置信区间的上限值和下限值，作为NDVIveg和NDVIsoil；S4利用像元二分法计算出植被覆盖度。
【技术特征摘要】
1. 一种采用改进的像元二分法反演植被覆盖度的方法，其特征在于，包括以下步骤： S1计算整个区域影像的NDVI像元值； S2判定整个区域中的有效遥感影像区域； S3对有效遥感影像区域通过计算得到的NDVI像元值进行统计，获取置信区间的上限 值和下限值，作为NDVIveg和NDVIS()il ; S4利用像元二分法计算出植被覆盖度。2. 根据权利要求1所述的采用改进的像元二分法反演植被覆盖度的方法，其特征在 于，所述步骤S2包括以下具体步骤： 以选取的起始生长点为起点，采用邻域生长方法：如果起始点邻域内某一个像素的各 波段的数值都为〇,则将其标记为新的生长点，并以该新的生长点为中心进行八邻域再生 长，直到没有新的像素被标记为止，终止点组成的边界即为有效遥感影像区域的边界。3. 根据权利要求2所述的采用改进的像元二分法反演植被覆盖度的方法，其特征在 于，所述邻域包括生长点为中心的上下左右，左上，左下，右上，右下八个方向的像素位置。4. 根据权利要求2所述的采用改进的像元二分法反演植被覆盖度的方法，其特征在 于，所述起始生长点的选取方法如下： 选取遥感影像的四个角点和四条边的边界点作为预选生长起始点，然后对该四个角点 和四条边的边界点进行判别，如果该点的各个波段数值都为0,则将该点标记为生长起始 点，如果不符合条件，则不对其标记。5. 根据权利要求1所述的采用改进的像元二分法反演植被覆盖度的方法，其特征在 于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁晓刚，刘晓菲，王浩，曹银璇，郝铭辉，
申请(专利权)人：中国测绘科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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