5专题：基于遥感的自然生态环境监测.ppt

专题专题一一：基于遥感的自然基于遥感的自然生态环境监测生态环境监测专题背景专题背景随着社会的不断发展，人们对自然生态环境质量的重视程度逐渐随着社会的不断发展，人们对自然生态环境质量的重视程度逐渐提高。本专题介绍应用遥感技术进行自然生态环境的评价。提高。本专题介绍应用遥感技术进行自然生态环境的评价。专题概述专题概述专题中应用专题中应用1010米的米的spotspot和和TMTM融合影像，提取相关生态因子，应用融合影像，提取相关生态因子，应用较成熟的自然生态环境评价模型完成整个自然生态环境评价流程。较成熟的自然生态环境评价模型完成整个自然生态环境评价流程。专题涉及植被覆盖度计算、地形因子提取等内容专题涉及植被覆盖度计算、地形因子提取等内容所用功能模块所用功能模块-除了使用除了使用ENVIENVI主模块功能外主模块功能外-还需要用到大气校正扩展模块中的快速大气校正工具还需要用到大气校正扩展模块中的快速大气校正工具（QUACQUAC）说明：本专题由于数据的原因，最终结果精度不一定很高。旨在学习生态环境监测的流程及ENVI相关工具的应用。处理流程处理流程流程说明流程说明专题数据专题数据-已经过基本预处理的已经过基本预处理的TM-SPOTTM-SPOT融合影像和融合影像和DEMDEM数据数据生态因子选取生态因子选取-对经过基本预处理的数据进行快速大气校正对经过基本预处理的数据进行快速大气校正-本专题选取植被、土壤、地形三个最基本的要素作为评价区本专题选取植被、土壤、地形三个最基本的要素作为评价区域自然生态环境的生态因子域自然生态环境的生态因子-以以“植被盖度植被盖度”和和“土壤指数土壤指数”作为植被和土壤的生态因子，作为植被和土壤的生态因子，“坡度坡度”作为地形因子。统一将这些生态因子进行归一化处作为地形因子。统一将这些生态因子进行归一化处理理自然生态环境评价方法自然生态环境评价方法-本专题选择的是指数法与综合指数法本专题选择的是指数法与综合指数法进入专题进入专题数据：数据：-15-15-自然生态环境监测自然生态环境监测1 1、大气校正、大气校正大气校正大气校正这个过程使用这个过程使用ENVIENVI中的快速大气校正工具完成，这个工具的大气中的快速大气校正工具完成，这个工具的大气校正结果一般是基于物理模型精度的校正结果一般是基于物理模型精度的15%15%。数据：数据：9-9-监督分类监督分类 sub-TM-Spot-GS.img sub-TM-Spot-GS.img2 2、生态因子生成、生态因子生成2.12.1 植被盖度生成植被盖度生成植被覆盖度是根据前人研究的植被覆盖度是根据前人研究的NDVINDVI估算模型：估算模型：-FC=(NDVI-NDVIFC=(NDVI-NDVIminmin)/(NDVI)/(NDVImaxmax-NDVI-NDVIminmin)-其中其中NDVI是归一化指标指数，是归一化指标指数，NDVImax表示区域最大表示区域最大NDVI值，值，NDVImin表表示区域最小的示区域最小的NDVI值。值。-由于图像中不可避免的存在着噪声，由于图像中不可避免的存在着噪声，NDVImax和和NDVImin并不一定是最大并不一定是最大NDVI值和最小的值和最小的NDVI值，可以根据直方图分别取两头值，可以根据直方图分别取两头“拐点处拐点处”的值。的值。结果存放在：15-自然生态环境监测中间结果植被覆盖度.img2.22.2 土壤指数生成土壤指数生成土壤指数同样采用前人研究的模型裸土植被指数土壤指数同样采用前人研究的模型裸土植被指数（GRABS）（杨存建，刘纪远，2002）：-GRABS=VI-0.09178 BI+5.58959GRABS=VI-0.09178 BI+5.58959。-VI和和BI分别为穗帽变换的绿度指数和土壤亮度指数。分别为穗帽变换的绿度指数和土壤亮度指数。BI和和VI指数可分别用指数可分别用来评价裸土和植被的行为，来评价裸土和植被的行为，VI指数与不同植被覆盖有较大的相关性，土壤指数与不同植被覆盖有较大的相关性，土壤亮度对植被指数有相当大的影响，裸土信息变化的主要部分是由它们的亮亮度对植被指数有相当大的影响，裸土信息变化的主要部分是由它们的亮度造成的，故由度造成的，故由 BI和和 VI线性组合形成的裸土植被指数能很好地反映土壤线性组合形成的裸土植被指数能很好地反映土壤的裸露情况的裸露情况结果存放在：15-自然生态环境监测中间结果土壤指数.img2.32.3 坡度生成坡度生成地形模型计算地形模型计算结果存放在：15-自然生态环境监测中间结果坡度.img2.42.4 生态因子归一化生态因子归一化(一、概述一、概述)评价因子生成之后，直接用它们去进行评价是比较困难的，因为评价因子生成之后，直接用它们去进行评价是比较困难的，因为各指标项的量纲不一致，各指标项的量纲不一致，所以没有可比性。所以没有可比性。各指标的量化分值依其对生态环境质量的贡献程度，各指标的量化分值依其对生态环境质量的贡献程度，采用统一采用统一顺序原则，顺序原则，即按照它们对生态环境正向影响的大小，从高到低即按照它们对生态环境正向影响的大小，从高到低分为若干级，对环境质量贡献越大，编码值越大，反之则编码值分为若干级，对环境质量贡献越大，编码值越大，反之则编码值越小。越小。各个参评因子数据经过归一化化后是一组反映其属性特征的数值，各个参评因子数据经过归一化化后是一组反映其属性特征的数值，其值介于其值介于11 0 11 0 之间。之间。2.42.4 生态因子归一化（二、植被覆盖度）生态因子归一化（二、植被覆盖度）植被覆盖度植被覆盖度根据实际情况，根据实际情况，植被对生态环境质量的贡献程度，依据植被的植被对生态环境质量的贡献程度，依据植被的覆盖度分为覆盖度分为1010级，覆盖度越大编码值越大。级，覆盖度越大编码值越大。根据实际情况，植被对生态环境质量的贡献程度，依据植被的覆盖度分为10级，覆盖度越大编码值越大。覆盖率%0-1010-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100编码值 123456789102.42.4 生态因子归一化（三、土壤指数）生态因子归一化（三、土壤指数）土壤指数土壤指数土壤的组成与土壤侵蚀等现象息息相关，这里采用的是裸土植被土壤的组成与土壤侵蚀等现象息息相关，这里采用的是裸土植被指数作为土壤因子，同样将裸土植被指数值划分为指数作为土壤因子，同样将裸土植被指数值划分为1010级，如果质级，如果质量越好编码值越大。量越好编码值越大。根据实际情况，植被对生态环境质量的贡献程度，依据植被的覆盖度分为10级，覆盖度越大编码值越大。指数值-3325-1800-1800-900-900-500-500-300-300-100-10000100100300300500500-1323编码值123456789102.42.4 生态因子归一化（四、地形因子）生态因子归一化（四、地形因子）地形因子地形因子坡度对水土流失影响最大。一般情况下，侵蚀量和坡度成正相关，坡度对水土流失影响最大。一般情况下，侵蚀量和坡度成正相关，将工程区划分将工程区划分1010级坡度类型，按坡度越低越有利于土地资源利用级坡度类型，按坡度越低越有利于土地资源利用的原则，较低的坡度区赋予较高分值。的原则，较低的坡度区赋予较高分值。根据实际情况，植被对生态环境质量的贡献程度，依据植被的覆盖度分为10级，覆盖度越大编码值越大。坡度值（度）43编码值109876543212.42.4 生态因子归一化生态因子归一化确定好归一化对照表后，利用确定好归一化对照表后，利用ENVIENVI下下的密度分割工具进行归一化处理的密度分割工具进行归一化处理根据实际情况，植被对生态环境质量的贡献程度，依据植被的覆盖度分为10级，覆盖度越大编码值越大。分割区间文件存放在：15-自然生态环境监测中间结果*.dsr结果文件存放在：15-自然生态环境监测*-10.img3 3、生态环境评价、生态环境评价3 3 生态环境评价生态环境评价本专题选择的评价模型是指数法与综合指数法：本专题选择的评价模型是指数法与综合指数法：-E=WE=W1 1*S*Sv v+W+W2 2*S*Ss s+W+W3 3*S*St t-W1=0.7，W2=0.2，W3=0.1评价等级 综合评价指数说明优910自然生态环境基本未受到破坏，生态结构合理、稳定、生态系统自身功能和自我恢复能力很强。良69自然生态环境基本未受到破坏，生态结构比较合理、稳定、生态系统自身功能和自我恢复能力较强。中46自然生态环境基本受到破坏，生态结构基本合理、稳定、生态系统自身功能和自我恢复能力较弱。差14自然生态环境破坏严重，生态结构不合理，生态系统自身功能和自我恢复能力很弱。3 3 生态环境评价生态环境评价密度分割密度分割分类图输出分类图输出矢量裁剪矢量裁剪结果统计结果统计制图制图专题总结专题总结该专题利用与该专题利用与SpotSpot数据融合后的数据融合后的1010米米TMTM数据与数据与DEMDEM，通过各评价，通过各评价因子的计算，用指数法和综合指数法进行襄樊区部分区域的生态因子的计算，用指数法和综合指数法进行襄樊区部分区域的生态环境评价环境评价了解了生态环境评价的流程了解了生态环境评价的流程学会用学会用ENVIENVI进行生态环境评价的数据处理工具：进行生态环境评价的数据处理工具：-快速大气校正快速大气校正-缨帽变换缨帽变换-DEMDEM坡度计算坡度计算-波段运算波段运算-密度分割密度分割-图像统计图像统计