NDVI与气象因子的相关关系分析

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1、遥感应用模型实习NDVI与气象因子相关性分析实习报告班级XXXX班学号XXXXXX姓名XXXXX日期201x.0x.0x武汉大学教学实验报告实验名称NDVI与气象因子相关性分析指导教师XX姓名XX班级XXXX班学号XXX成绩一、预习部分1.实验目的2.实验基本原理3.主要仪器设备（含必要的元器件、工具）遥感信息工程学院遥感科学与技术专业201x年x月x日1•实验目的利用已有的M0D1S影像数据计算归一化植被指数NDV1,并利用地面气象站同步观测数据提取积温、日照等气象因子，建立起NDVI与气象因子的经验模型

2、，分析二者之间的相关性，并通过在生物化学方面对NDVI与气象因子之间的关系进行解释分析，实现在植被生理方面解释它们Z间的关系，从而希望Z后能够利用地面气象站的气象数据预测DVI并实现估产等方而的应用。也希望通过这次实习，学会如何合理科学地建立经验模型，并在建立模型后实现符合实际逻辑认识的解释，这是很重要的。2•实验基本原理根据植被特有的光谱特征，它在可见光部分由于色素的存在，会有较强的吸收，而在红边波段处快速抬升。利用这一特征可以建立起植被指数來探测植被像元并且以植被指数可以求取许多植被相关参数，如植被覆

3、盖率、叶面积指数，甚至用于植被估产等。归一化植被指数NDVI就是以此为基础提出的，并在许多领域广泛利用。NDVI值分布在T到1之间，NDVI>0时可确定植被的存在，且NDVI越大，植被覆盖率越高，但在高植被覆盖率地区，NDVT就容易饱和了。NDVT的计算公式如下：NDVI=(NIR-Rcd)/(NIR+Rcd)而植被的生理状态常常会影响NDV1,气象因子又会影响植被的生理状态，所以可以建立起气象因子与NDVI的关系模型。一般在遥感应用模型中可以建立的模型类型包括经验模型、物理模型和半经验半物理模型。此处气象

4、因子与NDVI的关系我们建立的时经验模型，即通过分析两类数据之间的相关性选择合适的关系式建立模型。经验模型的建立,若希望它能够有意义，样本点至少要有30个，还应有相应的验证样本，但此处受数据限制，样本不足，只能建立模型，无法完成验证。模型的相关性应在一定阈值以上才能证明二者之间相关。最后在模型建立后还应从实际植被生理方面对模型有所解释，能够找到与实际相符的关系才认为模型可以接受。3•主要仪器设备本次实习屮利用的数据包括随州2003年和2004年M0DIS250m分辨率的红波段与近红外影像，随州03年04年地

5、面站每日温度、日照数据。因为温度对植被的作用是累加的，所以需要利用每日温度求积温，积温定义为温度在0以上的每日温度的累加值，同理，日照有延时效应，所以可以统计一个5日累计日照时间、10日累计日照时间和15日累计日照时间。实习中使用的软件包括ERDAS、Excel和Matlab。利用ERDAS可以计算MODIS影像的平均NDVI值，Excel求取积温、累计口照时间，Matlab用于拟合气象因子与NDVI的关系，并求出R2和RMSE判断拟合效果与数据相关性。1.2.3.实验操作部分实验数据、表格及数据处理实验操

6、作过程（可用图表示）结论实验区域我们组分到的是随州2003年和2004年的MODIS影像和对应的地面站气象数据，包括每日气温和每日日照时间。由于我们需要建立的是NDVI与气象因子之间的关系，所以需要先利用MODTS影像的近红外和红波段求出NDVT,这里应该要对数据进行预处理，包括去除条带噪声，Bow-tie校正，太阳天顶角订正和几何校正等，但现有的数据已经做好预处理了，可以直接用就好。计算NDVI是利用ERDAS里的modeler模块，注意分母为0的情况要去除。而气象数据是每日温度和每日日照时间，考虑气象因

7、子的延时效应，需要计算累计值，这里我是用Excelft接进行的统计，注意最后求出的结果都要乘以0.k在求出NDVT与积温、累计日照吋间后，利用Meitlab的CFTool模块进行相关关系拟合并计算F和RMSE,判断评价拟合效果。2•实验操作过程2.1MODIS影像的NDVI计算得到的MODIS影像已经经过数据预处理步骤，可直接利用ModelerMaker建立计算NDVI的模型，在建模时需要注意分母有可能为0的情况，所以添加判断语句：NDVI分母为0时，NDVI直接取值为0。又因为最后用于曲线拟合的NDVI值

8、是整幅影像的NDVI值取平均，而NDVI值小于0处一般认为不是植被，所以我又增加了一个判断，NDVI值＜0的像元不进入平均计算,这样可得到两种平均NDVI值,一为整幅图的NDVI取平均，另一个则是去除NDVI小于0的像元后再取平均得到的平均NDVI值。将对应口期的NDVI导入Excel中，便于Z后的关系拟合。2.2气象数据的积温、累计日照时间求解得到的地面站气象数据是每日的气温与每日日照时间，但考虑到温度和日照对