基于Sentinel-2（哨兵2）遥感卫星的植被覆盖度提取

Posted 2021-04-20 GIS前沿

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Sentinel-2简单介绍

哨兵-2系列卫星的主要载荷多光谱成像仪拥有13个谱段，从可见光到近红外再到短波红外，空间分辨率从10m到60m，能实现全所未有的陆地海洋监测水平。其幅宽高达290KM，且A、B双星组合，覆盖能力比美国Landsat8卫星强很多。目前哨兵-2A和哨兵-2B已经实现了5天的重访时间，即使在之前仅有单颗卫星时，它的重访时间也仅为10天（参考数据：Landsat-7卫星重访周期为16天，SPOT系列卫星为26天）。

下表为哨兵-2多光谱成像仪（MSI）的主要技术参数：

下表为哨兵-2多光谱成像仪（MSI）13个波谱的应用领域：

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Sentinel-2预处理

数据的获取可以通过欧空局官网（https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home），也可通过美国USGS去下载。通常来说欧空局官网的数据最全，更新的最快，但是下载速度慢，经常掉线，最好使用IDM 下载工具下载，该工具可断点传输，但是欧空局每次只能提供两个数据的下载接口。

对于下载的L1C级别的数据需要做大气校正，一般选用欧空局软件Sen2Cor进行处理。

L1C级别数据大气校正后的数据即为L2A数据，使用欧空局SNAP软件进行重采样（注意分辨率填10，默认60）后，用ENVI打开波段组合后即可使用。目前SNAP最新的版本为7.0，建议使用最新版本，老版本的软件对于新数据不识别。

目前欧空局已经开放了部分数据的L2A级别产品下载，该产品下载后无需再进行大气校正。

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监督分类

通过SNAP软件采样后，在ENVI中进行波段组合，然后进行裁剪处理，本次的研究实验区是上海浦东，根据浦东新区的行政界线裁剪后的数据如下：

然后选取不同地物的ROI进行监督分类，本次分类方法采用的是支持向量机分类（Support Vector Machine 或 SVM），分类后的结果如下所示：

本次分类分为建设用地，有林地，草地，裸地，耕地，水域，滩涂7类。

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计算和统计NDVI

4.1计算NDVI

计算NDVI，结果如上图所示，如NDVI结果存在异常值还需进行去除异常值的操作。

4.2统计NDVI

使用ENVI 下的掩膜工具对监督分类结果中的每个地类进行NDVI统计，分别统计出每个地类的NDVI的最大值最小值（根据NDVI曲线置信区间）

最后根据bandmath工具合成的NDVImin作为NDVIsoil，NDVImax作为NDVI veg。

计算得到的NVDImin如下图所示：

计算得到的NVDImax如下图所示：

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计算植被覆盖度

依据植被覆盖度公式VFC = (NDVI - NDVIsoil)/ ( NDVIveg - NDVIsoil)，利用bandmath工具分别将NDVI、NDVIsoil和NDVIveg代入，得到植被覆盖度图，然后进行去除异常值处理得到以下结果：

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制图

将ENVI计算的结果导入Arcgis进行制图，根据0-0.2为极低覆盖度、0.2-0.4为低覆盖度、0.4-0.6为中覆盖度、0.6-0.8为高覆盖度、0.8-1为极高覆盖度进行等级划分，出图结果如下：

- END -