Spektrální indexy.

Prezentace na téma: "Spektrální indexy."— Transkript prezentace:

1 Spektrální indexy

2 Spektrální charakteristiky
Obecný průběh spektrální odrazivosti vody (1), vegetace (2), suché půdy (3) a vlhké půdy (4).

3 Jak vnímáme barvy, jak je vnímá družice?
chlorofyl karoten, xanthofyl

4 Chlorofyl silně absorbuje viditelné záření (0. 4 to 0
Chlorofyl silně absorbuje viditelné záření (0.4 to 0.7 μm) Buněčná struktura silně odráží blízké infračervené záření N-IR (0.7 – 1.1 μm)

5

6 Spektrální / vegetační indexy
aritmetické operace s dvěma či více pásmy cíl – na základě znalosti spektrální odrazivosti zvýraznit vegetační složku a její vlastnosti Rozdělení indexů Poměrové Ortogonální – vzniklé lineární kombinací spektrálních pásem

7 Vegetační indexy NDVI NDVI – Normalized Difference Vegetation Index
NDVI = (TM4 - TM3) / (TM4 + TM3) hodnoty v intervalu [ -1; +1] využití v systémech Landsat TM (TM3,4) NOAA AVHRR (pásmo 1,2) přehledové mapování stavu vegetace

8 NDVI (viz.

9 Vegetační indexy NDVI Typické hodnoty (AVHRR, podle Williams, 1995)
Povrch NDVI Velmi hustá vegetace 0.500 Středně hustá vegetace 0.140 Řídká vegetace 0.090 Holá půda 0.025 Oblačnost 0.002 Sníh a led -0.046 Voda -0.257

10 NDVI 20-ti leté časové řady měsíčních hodnot NDVI
severně od 40 stupně s.z.š. dochází k postupnému nárůstu hodnot vegetačního indexu a také k pozvolnému prodlužování délky vegetačního období, které od počátku 80. let 20. století činí již několik dní výraznějšímu růstu hodnot vegetačního indexu dochází v oblasti Euroasie, k pozvolnějšímu v oblasti Severní Ameriky Nárůst hodnot indexu NDVI souvisí především s růstem hustoty vegetačního krytu ( s nárůstem váhy biomasy), prozatím nedochází k patrnému plošnému nárůstu. Tato skutečnost může souviset s postupným zesilováním skleníkového efektu a vzrůstem globálních teplot

11 Snímek ukazuje oblast severně 30 rovnoběžky severní polokoule a barevná škála indikuje nárůst množství zelené hmoty ve srovnání s počátkem 80. let

12 Vegetační indexy obecně
Maximalizují citlivost na biofyzikální parametry rostlin tak, aby z výsledku bylo možno hodnotit stav a vegetační podmínky. Eliminují rušivý vliv externích činitelů – atmosféry, půdy aj. Pro validaci jsou navázány na některý z měřitelných parametrů vegetace (obsah chlorofylu, celková biomasa aj.)

13 Příklady poměrových indexů
SR – Simple Ratio SR = TM4 / TM3 první používaný vegetační index Infrared index (Hardisky et al., 1983) II = (TM4-TM5) / (TM4+TM5) citlivější na změny biomasy rostlin a vodní stres vegetace než NDVI Mid IR index (Musick & Pelletier, 1988) Mid IR = TM5 / TM7 vysoká korelace s obsahem půdní vláhy

14 Další indexy Moisture stress index (Rock et al., 1986)
Leaf Water Content Index (Hunt et al., 1986) Crist, 1985

15 Perpendicular Vegetation Index (PVI)

16 Tasseled Cap Kauth & Thomas – transformace pásem Landsat MSS do čtyř nových, obsahující odvozenou tematickou informaci: Soil Brightness Index Greeness Vegetation Index Yellow Stuff Index Non-such (rovnice viz Jensen, 2000; Dobrovolný, 1998)

17 Tasseled Cap TC1 (brightness) – odrazivost půdy
Na odrazivosti se podílí holá půda – vysoká hodnota indexu - světlé oblasti, vegetace a vodní plochy – nízký index – tmavé TC2 (Greenness) – vegetační index Nejvyšší hodnoty a nejsvětlejší tóny patří oblastem s rozvinutým vegetačním krytem TC3 (Wetness) – vodní obsah Nejvyšší hodnoty – vodní plochy, holá půda a vegetace tmavé – téměř opak TC1 (viz Dobrovolný, 1998)

18 Čepice Santa Clause Etapy vegetačního cyklu 1 – odrazivost holé půdy
2 – rozvoj vegetace 3 – odumírání vegetace – nárůst půdního substrátu

19 Modifikace Tasseled Cap pro Landsat TM
Brightness, Greeness, Wetness Crist, 1985

20 Brightness index

21 Greeness index

22 Wetness index

23 Vegetační indexy na webu

24 Mapování vegetace v globálním měřítku je věnována velká pozornost i v rámci projektu EOS (Earth Observing Systém). SPOT4

25 Stav vegetace – internetové zdroje

26 Jižní Amerika - NDVI Normalized Difference Vegetation Index
Hodnoty od -0.1 do NDVI<0—vodní plochy, mraky, déšť, sníh 0<NDVI<0.1—skály, holá půda, pouště NDVI>0.1—vegetace s biomasou úměrnou NDVI 0.0 0.1

27 Normalizovaný NDVI - fractional
Normalizovaný NDVI, převedený lineárně na rozsah 0-1: NDVI≤0.070.0 fraction NDVI≥0.571.0 fraction

28 Stav vegetace - příklad
Comparison for Africa for 05 October 2002 and 2003

29