Расширенный индекс растительности

Расширенный индекс растительности ( EVI ) представляет собой «оптимизированный» индекс растительности , предназначенный для усиления сигнала растительности с повышенной чувствительностью в регионах с высокой биомассой и улучшенного мониторинга растительности за счет разделения фонового сигнала растительного покрова и уменьшения влияния атмосферы. EVI рассчитывается по этому уравнению: ^{[ 1 ]}

{\text{EVI}}=G\times {\frac {({\text{NIR}}-{\text{Red}})}{({\text{NIR}}+C_{1}\times {\text{Red}}-C_{2}\times {\text{Blue}}+L)}}

где:

NIR , красный и синий — , скорректированные с учетом атмосферной поправки и частично скорректированные с учетом атмосферы (поглощение Рэлея и озона). коэффициенты отражения поверхности
L — регулировка фона купола, которая учитывает нелинейный, дифференциальный ближний ИК-диапазон и передачу красного излучения через купол, и
C ₁ , C ₂ — коэффициенты сопротивления аэрозоля , в которых синяя полоса используется для поправки на влияние аэрозоля в красной полосе.
G – коэффициент усиления.

Коэффициенты, принятые в алгоритме MODIS-EVI: L=1, C1 ₌ 6, C2 ₌ 7,5 и G = 2,5.

В то время как индекс нормализованной разницы растительности (NDVI) чувствителен к хлорофиллу , EVI более чувствителен к структурным изменениям кроны, включая индекс площади листьев (LAI), тип кроны, физиогномику растений и архитектуру кроны. Два индекса растительности дополняют друг друга в глобальных исследованиях растительности и улучшают обнаружение изменений растительности и извлечение биофизических параметров растительного покрова. ^{[ 2 ]}

Еще одно различие между индексом нормализованной разницы растительности (NDVI) и EVI заключается в том, что при наличии снега NDVI снижается, а EVI увеличивается (Huete, 2002). ^{[ 1 ]}

двух датчиков MODIS на Терре (спутник) и Аква (спутник) Начиная с 2000 года и после запуска НАСА . , EVI был принят НАСА в качестве стандартного продукта и стал чрезвычайно популярен среди пользователей благодаря своей способности устранять фоновые и атмосферные шумы , а также его ненасыщенность — типичная проблема NDVI . ^{[ 3 ]} EVI в настоящее время распространяется бесплатно USGS LP DAAC. ^{[ 4 ]}

Двухдиапазонный ЭВИ

Две причины стимулируют поиск двухдиапазонного ЭВИ:

Продление EVI назад во времени с использованием записи AVHRR. У датчиков AVHRR отсутствует синяя полоса, поэтому использование трехдиапазонной версии EVI невозможно. Потенциально это может привести к созданию 30-летней записи EVI, которая дополнит запись NDVI.
Синяя полоса всегда была проблематичной, а ее соотношение сигнал/шум (S/N) было довольно плохим. В основном это связано с характером отраженной энергии в этой части спектра над сушей, которая чрезвычайно мала.

Кроме того, первоначальная мотивация включения синего диапазона (NDVI использует только ближний ИК-диапазон и красный) в 1990-х годах заключалась в смягчении помех атмосферных аэрозолей. ^{[ 5 ]} Однако с тех пор атмосферная регулировка уровня датчика существенно улучшилась, сводя к минимуму незначительное влияние синего диапазона на точность. ^{[ 6 ]}

Двухдиапазонный ЭВИ будем называть «ЭВИ2», а трехдиапазонный ЭВИ просто «ЭВИ». Доступен ряд подходов EVI2; тот, что Цзян и др. 2008 год: ^{[ 7 ]}

Определим ЭВИ2 как двухполосный индекс в виде

{\text{EVI2}}=f({\text{Red}},{\text{NIR}})=G\times {({\text{NIR}}-{\text{Red}}) \over (L+{\text{NIR}}+C\times {\text{Red}})}

Найдите коэффициенты G, L и C (органические), чтобы минимизировать разницу между EVI2 и EVI. Они играют аналогичную роль с аналогичными факторами в EVI, но на самом деле не основаны на физике, а обнаруживаются с помощью математики.
- Это приводит к множественным (бесконечным) решениям, но к решению можно наложить несколько условий (отчасти основанных на физике) для получения наилучших коэффициентов.
Используя данные MODIS, мы имеем ^{[ 7 ]}

{\text{EVI2}}=2.5\times {({\text{NIR}}-{\text{Red}}) \over ({\text{NIR}}+2.4*{\text{Red}}+1)}

EVI2 Цзяна имеет наибольшее сходство с 3-полосным EVI, особенно когда атмосферные эффекты незначительны и качество данных хорошее. EVI2 может использоваться для датчиков без синей полосы, таких как усовершенствованный радиометр очень высокого разрешения (AVHRR), и может выявлять иную динамику растительности по сравнению с текущим набором данных AVHRR NDVI. ^{[ 7 ]}

Существуют и другие EVI2, в том числе Miura 2008 для ASTER:

{\text{EVI2}}=2.4\times {({\text{NIR}}-{\text{Red}}) \over ({\text{NIR}}+{\text{Red}}+1)}

Датчики АСТЕР имеют другой спектральный диапазон по сравнению с датчиками MODIS. ^{[ 8 ]}

Применение ЭВИ

О примере полезности EVI сообщили Huete et al. (2006). ^{[ 9 ]} Раньше считалось, что тропические леса Амазонки имеют монотонный вегетационный период, где нет особой сезонности для роста растений. Используя продукт MODIS EVI, Huete et al. показали, что леса Амазонки демонстрируют заметное увеличение роста в засушливый сезон. Это явление имеет последствия для нашего понимания углеродного цикла и его поглотителей в регионе, хотя неясно, является ли это давней закономерностью или новым сдвигом, связанным с изменением климата.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б [ PubMed ] Хуэте А., Дидан К., Миура Т., Родригес Э.П., Гао Х., Феррейра Л.Г. Обзор радиометрических и биофизических характеристик вегетационных индексов MODIS . Дистанционное зондирование окружающей среды 83(2002) 195-213. два : 10.1016/S0034-4257(02)00096-2 .
^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 2 сентября 2006 г. Проверено 19 декабря 2006 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 2 сентября 2006 г. Проверено 19 декабря 2006 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Лп Даак» . Архивировано из оригинала 19 декабря 2006 г. Проверено 19 декабря 2006 г.
^ «Атмосферно-устойчивый растительный индекс (ОРВИ) для EOS-MODIS» .
^ «ЭВИ из первых принципов» .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Цзян, З; Уэте, А; Дидан, К; Миура, Т. (2008), «Разработка двухполосного расширенного индекса растительности без синей полосы», Remote Sensing of Environment , 112 (10): 3833–3845, Bibcode : 2008RSEnv.112.3833J , doi : 10.1016/j. rse.2008.06.006
^ Миура, Т; Ёсиока, Х; Фудзивара, К; Ямамото, Х. (8 апреля 2008 г.). «Взаимное сравнение продуктов ASTER и MODIS по коэффициенту отражения поверхности и растительности для синергетических приложений для мониторинга природных ресурсов» . Датчики (Базель, Швейцария) . 8 (4): 2480–2499. Бибкод : 2008Senso...8.2480M . дои : 10.3390/s8042480 . ПМЦ 3673426 . ПМИД 27879830 .
^ Уэте, Альфред Р.; Дидан, Верблюд; Симабукуро, Джозайя Э.; Ратана, Пиячат; Салеска, Скотт Р.; Хутыра, Люси Р.; Ян, Венце; Немани, Рамакришна Р.; Минени, Ранга (2006). «Тропические леса Амазонки зеленеют от солнечного света в засушливый сезон» . Письма о геофизических исследованиях . 33 (6). Бибкод : 2006GeoRL..33.6405H . дои : 10.1029/2005GL025583 . S2CID 6230227 .

Ким Ю., Хуэте А.Р., Миура Т., Цзян З. (2010). Спектральная совместимость индексов растительности между датчиками: анализ разложения полос с данными Hyperion , J. Appl. Дистанционный Сенс, 4(1), 043520, {{doi:10.1117/1.3400635}}.

Внешние ссылки

[H02-1] Jump up to: ^а ^б [ PubMed ] Хуэте А., Дидан К., Миура Т., Родригес Э.П., Гао Х., Феррейра Л.Г. Обзор радиометрических и биофизических характеристик вегетационных индексов MODIS . Дистанционное зондирование окружающей среды 83(2002) 195-213. два : 10.1016/S0034-4257(02)00096-2 .

[2] «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 2 сентября 2006 г. Проверено 19 декабря 2006 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[3] «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 2 сентября 2006 г. Проверено 19 декабря 2006 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[4] «Лп Даак» . Архивировано из оригинала 19 декабря 2006 г. Проверено 19 декабря 2006 г.

[5] «Атмосферно-устойчивый растительный индекс (ОРВИ) для EOS-MODIS» .

[6] «ЭВИ из первых принципов» .

[EVI2-7] Jump up to: ^а ^б ^с Цзян, З; Уэте, А; Дидан, К; Миура, Т. (2008), «Разработка двухполосного расширенного индекса растительности без синей полосы», Remote Sensing of Environment , 112 (10): 3833–3845, Bibcode : 2008RSEnv.112.3833J , doi : 10.1016/j. rse.2008.06.006

[8] Миура, Т; Ёсиока, Х; Фудзивара, К; Ямамото, Х. (8 апреля 2008 г.). «Взаимное сравнение продуктов ASTER и MODIS по коэффициенту отражения поверхности и растительности для синергетических приложений для мониторинга природных ресурсов» . Датчики (Базель, Швейцария) . 8 (4): 2480–2499. Бибкод : 2008Senso...8.2480M . дои : 10.3390/s8042480 . ПМЦ 3673426 . ПМИД 27879830 .

[9] Уэте, Альфред Р.; Дидан, Верблюд; Симабукуро, Джозайя Э.; Ратана, Пиячат; Салеска, Скотт Р.; Хутыра, Люси Р.; Ян, Венце; Немани, Рамакришна Р.; Минени, Ранга (2006). «Тропические леса Амазонки зеленеют от солнечного света в засушливый сезон» . Письма о геофизических исследованиях . 33 (6). Бибкод : 2006GeoRL..33.6405H . дои : 10.1029/2005GL025583 . S2CID 6230227 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]