Độ nhạy của chỉ số thực vật cải tiến (EVI) và chỉ số khác biệt thực vật chuẩn hóa (NDVI) đối với ảnh hưởng địa hình: Nghiên cứu điển hình trong rừng thông mật độ cao
Tóm tắt
Các chỉ số thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi sự biến động của thảm thực vật. Chỉ số thực vật cải tiến (EVI) được đề xuất bởi Nhóm Khoa học Đất MODIS và chỉ số khác biệt thực vật chuẩn hóa (NDVI) đều là các chỉ số thực vật toàn cầu với mục đích cung cấp thông tin không gian và thời gian đồng nhất liên quan đến thảm thực vật toàn cầu. Tuy nhiên, nhiều yếu tố môi trường như điều kiện khí quyển và nền đất có thể tạo ra sai số trong các chỉ số này. Ảnh hưởng của địa hình là một yếu tố rất quan trọng khác, đặc biệt khi các chỉ số này được sử dụng ở những khu vực địa hình gồ ghề. Trong bài viết này, chúng tôi đã phân tích lý thuyết sự khác biệt của ảnh hưởng địa hình đối với EVI và NDVI dựa trên mô hình không Lambertian và hai hình ảnh từ máy bay thu được từ một khu vực miền núi có rừng thông Nhật Bản mật độ cao được sử dụng làm nghiên cứu điển hình. Kết quả cho thấy yếu tố điều chỉnh đất "L" trong EVI khiến nó nhạy cảm hơn với điều kiện địa hình so với NDVI. Dựa trên những kết quả này, chúng tôi mạnh mẽ khuyến nghị rằng ảnh hưởng của địa hình nên được loại bỏ trong dữ liệu phản xạ trước khi tính toán EVI - cũng như từ các chỉ số thực vật khác tương tự có chứa một thuật ngữ không theo định dạng tỷ lệ băng (ví dụ: PVI và SAVI) - khi các chỉ số này được sử dụng trong khu vực địa hình gồ ghề, nơi mà ảnh hưởng địa hình đối với các chỉ số thực vật chỉ có định dạng tỷ lệ băng (ví dụ: NDVI) thường có thể bị bỏ qua.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Huete, A.R., and Justice, C. (1999). MODIS vegetation index (MOD13) algorithm theoretical basis document. Ver. 3.
Liu, 1995, A feedback based modification of the NDV I to minimize canopy background and atmospheric noise, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 33, 457, 10.1109/TGRS.1995.8746027
Gao, 1996, NDWI - A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space, Remote Sensing of Environment, 58, 257, 10.1016/S0034-4257(96)00067-3
Soudani, 2006, Comparative analysis of IKONOS, SPOT, and ETM+ data for leaf area index estimation in temperate coniferous and deciduous forest stands, Remote Sensing of Environment, 102, 161, 10.1016/j.rse.2006.02.004
Nagler, 2005, Evapotranspiration on western US rivers estimated using the Enhanced Vegetation Index from MODIS and data from eddy covariance and Bowen ratio flux towers, Remote Sensing of Environment, 97, 337, 10.1016/j.rse.2005.05.011
Boles, 2004, Land cover characterization of Temperate East Asia using multi-temporal VEGETATION sensor data, Remote Sensing of Environment, 90, 477, 10.1016/j.rse.2004.01.016
Xiao, 2004, Modeling gross primary production of temperate deciduous broadleaf forest using satellite images and climate data, Remote Sensing of Environment, 91, 256, 10.1016/j.rse.2004.03.010
Waring, 2006, MODIS enhanced vegetation index predicts tree species richness across forested ecoregions in the contiguous USA, Remote Sensing of Environment, 103, 218, 10.1016/j.rse.2006.05.007
Holben, 1981, An examination of spectral band ratioing to reduce the topographic effect on remotely sensed data, International Journal of Remote Sensing, 2, 115, 10.1080/01431168108948349
Smith, 1980, The Lambertian Assumption and Landsat Data, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 46, 1183
Meyer, 1993, Radiometric corrections of topographically induced effects on Landsat TM data in an alpine environment, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 48, 17, 10.1016/0924-2716(93)90028-L
Trotter, 1998, Characterising the topographic effect at red wavelengths using juvenile conifer canopies, International Journal of Remote Sensing, 19, 2215, 10.1080/014311698214974
Dymond, 1999, Correction of the topographic effect in remote sensing, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 37, 2618, 10.1109/36.789656
Lee, 1986, Non-lambertian effects on remote sensing of surface reflectance and vegetation index, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 24, 699, 10.1109/TGRS.1986.289617
Minnaert, 1941, The Reciprocity Principle in Lunar Photometry, Astrophys Journal, 93, 403, 10.1086/144279
Kuiper, G.P. (1961). The Solar System, University of Chicago Press.
Huete, 1997, A comparison of vegetation indices global set of TM images for EOS-MODIS, Remote Sensing of Environment, 59, 440, 10.1016/S0034-4257(96)00112-5
Rouse, J.W., Haas, R.H., Schell, J.A., and Deering, D.W. (1974). Proceedings of the Third Earth Resources Technology Satellite-1 Symposium, NASASP-351.
Fukuyama, 2004, Upward mobilization of 137Cs in surface soils of Chamaecyparis obtusa Sieb. Et Zucc. (hinoki) plantation in Japan, The Science of the Total Environment, 318, 187, 10.1016/S0048-9697(03)00366-8
Onda, 2005, Methods for measuring infiltration rate in forest floor in Hinoki plantations, J. Japan Soc. Hydrol. & Water Resour, 18, 688, 10.3178/jjshwr.18.688
Hattori, 1992, Effect of forest floor coverage on reduction of soil erosion in hinoki plantations, Bull. For. Prod. Res. Inst, 362, 1
Matsushita, B., Onda, Y., Xu, M., and Toyota, M. (2005). IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 3WE095A_29.
Mäkisara, K., Meinander, M., Rantasuo, M., Okkonen, J., Aikio, M., Sipola, K., Pylkkö, P., and Braam, B. (1993). IGARSS Digest, IGARSS.
Mäkisara, K., and AISA Data User's Guide (1998). Technical Research Centre of Finland. Research Note 1894, 1–54.
Roberts, 1997, Temporal and spatial patterns in vegetation and atmospheric properties from AVIRIS, Remote Sensing of Environment, 62, 223, 10.1016/S0034-4257(97)00092-8
Justice, 1981, Application of digital terrain data to quantify and reduce the topographic effect on Landsat Data, International Journal of Remote Sensing, 2, 213, 10.1080/01431168108948358
Carpenter, 1999, A Neural Network Method for Mixture Estimation for Vegetation Mapping, Remote Sensing of Environment, 70, 139
Baret, 1991, Potentials and limits of vegetation indices for LAI and APAR assessment, Remote Sensing of Environment, 35, 161, 10.1016/0034-4257(91)90009-U