﻿

Figure 1O.--Side and top views of a 15° FOV single band radiometer.
The scale is in meters.
regions outside of the target area influence the radiance measurements because
the angles of acceptance of the lenses are not sharply defined.
The concept of radiometric plant cover originates from the geometric fact
that the side as well as the top of an object protruding above a surface will
be seen if viewed from an angle. Furthermore, the object will obscure part of
the surface as viewed from a radiometer. If the object is a row of plants, more
vegetation and less soil will be seen as the view angle increases. Jackson et
al. (1979) developed a model that calculates the fractions of soils, plants,
and their shadows, as seen by an airborne scanner viewing across plant rows. We
have used a similar approach to develop a model (details will not be presented
here) for the circular view from a hand-held radiometer. The model assumes that
plant rows can be approximated by rectangular blocks. We will present some
calculated results to demonstrate how the fraction of plant cover seen by the
radiometer may change when the radiometer height is changed, the plants grow,
the row spacing is changed, and the degree of actual plant cover is changed.
The “actual” plant cover is the fraction of plant material that covers the
ground. It is the row
14
Add hyperlinks to pdf online - insert, remove PDF links in C#.net, ASP.NET, MVC, Ajax, WinForms, WPF
Free C# example code is offered for users to edit PDF document hyperlink (url), like inserting and deleting
Add hyperlinks to pdf online - VB.NET PDF url edit library: insert, remove PDF links in vb.net, ASP.NET, MVC, Ajax, WinForms, WPF
Help to Insert a Hyperlink to Specified PDF Document Page
Figure 1l.--Side view of an operator holding a radiometer. Two fields of view are
shown. The inner two lines are for a 15° FOV and the outer two for a 24° FOV.
The scale is in meters.
width divided by row spacing. In this case, plant height is not a factor. The
actual plant cover will serve as a reference by which to compare the
As noted earlier, the radiometric plant cover will depend on the position of
the radiometer with respect to row structure. The extreme situations are when the
lens is directly over the center of a plant row and when it is directly over the
center of the exposed soil. We calculated what a radiometer would see at these
extremes for various values of radiometer height above the soil sur face for
several plant heights, row spacings, row widths, and for two fields of view (15°
common to both the Exotech and the Mark II and the 24° of the Mark II). Figure 12
shows a side and a top view of a radiometer held at heights of 1, 2, and 3 m. In
the top view, the inner circle represents the view from 1 m; the middle circle,
the view from 2 m; and the outer circle, the view from 3 m. Examination of this
figure shows how the relative fractions of soils and plants change with changes
in radiometer height. Subsequent figures in this section will show only the
relative fraction of plant material in the scene of a radiometer held at two
locations as the radiometer is raised from 0.5 to 5 m.
Case 1, row spacing = 0.3 m, row width = 0.15 m, FOV = 15°
:
Figure 13 shows the
radiometric plant cover as related to radiometer height for zero plant height.
This fictitious situation shows the symmetry of the fraction of plant cover
viewed by the radiometer when held over the plant row and over the soil. The
average of the two lines would be the actual plant cover (designated by the
dashed line). The symbols merely identify the lines, the circles designate the
view over a plant row, and the crosses represent the view over the soil sur face.
Notice how the lines crisscross as height is increased. At about 1.75 m, about
40-percent plant cover is observed when the radiometer is centered over the plant
row and about 60 percent when centered over the soil. The amplitudes of the
swings decrease with height but are still observable at 5 m. The significance
15
VB.NET PDF Convert to HTML SDK: Convert PDF to html files in vb.
Turn PDF images to HTML images in VB.NET. Embed PDF hyperlinks to HTML links in VB.NET. Convert PDF to HTML in VB.NET Demo Code. Add necessary references:
C# PDF Convert to HTML SDK: Convert PDF to html files in C#.net
Embed PDF hyperlinks to HTML links. How to Use C#.NET Demo Code to Convert PDF Document to HTML5 Files in C#.NET Class. Add necessary references:
Figure 12.C-Side and top views of a 15° FOV radiometer held at three heights.
The scale is in meters.
Figure 13.--Radiometric plant cover as a function of height above soil surface
for a radiometer held over the plant row (circles) and over the exposed soil
(crosses), for a 15° FOV instrument, plant height/width ratio is zero.
16
VB.NET PDF Page Replace Library: replace PDF pages in C#.net, ASP.
all PDF page contents in VB.NET, including text, image, hyperlinks, etc. Replace a Page (in a PDFDocument Object) by a PDF Page Object. Add necessary references:
VB.NET PDF Thumbnail Create SDK: Draw thumbnail images for PDF in
PDF document is an easy work and gives quick access to PDF page and file, or even hyperlinks. How to VB.NET: Create Thumbnail for PDF. Add necessary references:
of the proportion between plants and soil becomes clear when one considers that
the reflectance of soil in the visible (red) region may be as much as 10 times
that of green plant material.
Figure 14 shows results of calculation for a plant height/width ratio of 1,
i.e., a plant height of 0.15 m. Note the asymmetry of the two lines. The average
of the two would yield a radiometric plant cover of about 53 percent as compared
with the actual of 50 percent. Figure 15 shows similar results for a 2:1
height/width ratio. The degree of asymmetry increases, and the average
radiometric plant cover becomes about 56 percent. When the height is increased to
0.45 m, a 3:1 ratio, the asymmetry is greater (fig. 16). After the first cross
over, the lines never go below the actual plant cover line (dashed line), and the
average at 5 m is about 58 percent.
Figure 14.--Same as figure 13 except plant height/width ratio is 1.
Case 2, row spacing = 0.3 m, row width = 0.15 m, FOV = 24°
: When the field
of view is increased, a radiometer will see more vegetation. Figure 17 shows the
situation for 1:1 height/width ratio and 24° FOV. The same pattern holds as did
in figures 13 to 16, but the amplitude of the swings is less and the radiometric
plant cover is greater (about 55 percent). Increasing plant height to a 2:1 ratio
yields an average radiometric cover of nearly 60 percent (fig. 18), and a 3:1
ratio (fig. 19) is about 63 percent.
The lower amplitude of the swings would indicate the desirability of in
creasing the FOV of the radiometers; however, this increases the bias towards
plants and the larger field of view may cause the operator’s feet or other out-
of-target materials to be viewed (see discussion in previous section).
Case 3, row spacing = 1 m, row width = 0.5 m, FOV = 15°
: This case is
representative of plants such as cotton and corn. Figure 20 shows calculations
17
.NET PDF SDK | Read & Processing PDF files
by this .NET Imaging PDF Reader Add-on. Include extraction of text, hyperlinks, bookmarks and metadata; Annotate and redact in PDF documents; Fully support all
PDF Image Viewer| What is PDF
advanced capabilities, such as text extraction, hyperlinks, bookmarks and Note: PDF processing and conversion is excluded in NET Imaging SDK, you may add it on
Figure l5.--Same as figure 13 except plant height/width ratio is 2.
Figure 16.--Same as figure 13 except plant height/width ratio is 3.
for a plant height of 1 m, and a 2:1 height/width ratio. This situation is simi-
lar to a cotton crop in June in Arizona. Obviously, adequate data could not be
obtained with an operator standing on the soil holding a radiometer. It would be
preferable to have the instrument above 5 m. Figure 21 shows calculations for a
3:1 ratio, somewhat representative of corn. Apparently, adequate
18
Figure 17.--Same as figure 13 except 24° FOV, plant height/width ratio of 1.
Figure 18.--Same as figure 13 except 24° FOV, plant height/width ratio is 2.
data could not be obtained unless the radiometer was held considerably higher
than 5 m.
The asymmetry shown in figures 20 and 21 indicates that taking a reading
over a row and another over the furrow and averaging the two may not yield a
19
Figure 19.--Same as figure 13 except 24° FOV, plant height/width
ratio is 3.
for a 15° FOV instrument. Row spacing 1 m, plant height 1 m, row width 0.5 m,
conditions similar to cotton in June in Arizona.
sufficiently accurate value for the composite scene. A more appropriate scheme
may be to take a number of readings as the radiometer is moved from over the row
to over the furrow. The higher the plants and the wider the row spacing, the more
care must be used in making the measurements and in interpreting the data.
20
Figure 21.--Same as figure 20 except plant height is 2 in, height/width ratio of
3, conditions similar to a corn crop.
VEGETATION INDICES
A spectral vegetation index is a quantity obtained directly or by ratioing,
differencing, or otherwise transforming spectral data to represent plant canopy
characteristics such as leaf area index, biomass, green weight, dry weight, per
cent cover, and so on. This definition was furnished by Craig Wiegand in a letter
dated 9 May 1978. In addition, his letter contained comments that are very
pertinent to the subject of this workshop. These comments (edited somewhat to fit
into this discussion) are represented in the following paragraph.
There appears to be a growing confusion in the literature and in
conversations with individuals over what a given person means when the words
“vegetation index” are used. Until recently, most spectral data in the literature
came from LANDSAT investigations. Now, however, results are becoming available
from the NASA field measurements program (truck, helicopter, and aircraft mounted
devices) and from hand-held radiometers such >as those used by Jim Tucker at
NASA/GSFC and some SEA/AR groups. Some LANDSAT investigators routinely adjust
readings for seasonal and sun angle variations, and some locations, such as the
Environmental Research Institute of Michigan (ERIM), have the capability for
adjusting the data for atmospheric attenuation. Thus, both investigators,
sensors, and the number of “indices” are proliferating. To reduce the confusion,
authors can:
21
(1)
Mention the specific wavelengths and describe the sensor system used.
(2)
Clearly indicate whether incident light, reflectance standards, or other
normalizations are used.
(3)
Describe any preprocessing of the raw data before it was used to calculate
the spectral parameters.
(4)
Mathematically express the particular parameter(s) calculated at least once
in reports or manuscripts.
We strongly concur with Wiegand’s comments. The following discussions of
ratios, normalized differences, and other band combinations to yield vegetation
indices hopefully will help to reduce confusion. For other discussions of
vegetation indices, see Richardson and Wiegand (1977) and Tucker (1979).
Ratios
: The ratio of radiance or reflectance values from two bands is a
simple and useful vegetation index, if the bands are properly chosen. One
criterion for choosing two bands for a ratio vegetation index is that data from
one band should decrease with increasing green vegetation in the scene, and data
from the other band should increase with increasing green vegetation.
Figure 22 shows spectral data from 0.43 to 1 micrometer obtained by Ungar et
al. (1977), using an aircraft mounted spectrometer. Data for a bare soil field
and for an alfalfa field are given in the same figure to show the difference in
spectra between the two. The alfalfa line is interrupted as it crosses the soil
line for clarity of presentation. Consider these plots only as representative
samples. Spectra for other soils, crops, and even other alfalfa fields may be
somewhat different; however, the general shape will be the same. The ordinate is
in units of radiance, but the specific values are not pertinent to this
discussion. Of importance here are the relative differences between soils and
plants as the wavelength is changed.
Figure 22.--Soil and alfalfa spectra (data of Ungar et al. 1977). The dashed
lines indicated by “red” and “IR” show the red and IR bands of the Mark II
22
µ
m, the soil spectrum increases to a maximum at about 0.65
pm and then slowly decreases to a minimum at about 0.94
µ
m. The alfalfa spectrum
starts below the soil, has a small peak near 0.55
µ
m, then decreases to a minimum
at about 0.69 pm, followed by a sharp increase (becoming almost twice as high as
the soil spectrum), reaching a maximum at about 0.75
µ
m. Above 0.75, the alfalfa
spectrum declines but does not go below the soil spectrum.
The band between 0.63 and 0.69
µ
m is known as the chlorophyll absorption band and
is shown by dashed lines at 0.63 and 0.69
µ
m in figure 22. Tucker (1979) reviewed
the various wavelength regions with respect to their sensitivity for monitoring
vegetation. Within this band, the soil radiance is at a maximum and plant radiance
is at a minimum. This indicates that a band within the red portion of the visible
spectrum is a sensitive indicator of green vegetation. Figure 22 shows that the
plant spectrum is almost double the soil spectrum within the range of about 0.75
to 0.9
µ
m (photographic IR, fig. 4). The IR band of the Mark II radiometer is
indicated by the second set of dashed lines (0.77 to 0.88
µ
m). Thus, a band in
this region would also be sensitive to vegetation. The ratio of a band that
increases with increasing vegetation (near IR) to a band that decreases with
increasing vegetation (visible red) yields a parameter that is highly sensitive to
vegetation. A history and a discussion of the IR/red ratio is given by Tucker
(1979).
The above discussion points out advantages of using an IR/red ratio. Actually,
ratios can be calculated for any two bands. A second reason for using a ratio as a
vegetation index is that radiance measurements can be used directly, without
converting to reflectance by ratioing with radiance values from a standard
reflectance plate. In some cases, the instrument voltages are ratioed; however,
this makes a comparison of data from different instruments difficult because
calibration factors may be different. This can be seen by writing equation 2 for
bands, designated as a and b, and ratioing, i.e.,
The radiance ratio differs from the voltage ratio by the factor C
a
/C
b
. Usually,
the calibration factor for one band is not very different from the other; however,
if calibration constants are known, it is preferred to form the product CV for
each band before ratioing.
The ratio of the radiances of two bands may differ from the ratio of the
reflectances of the same two bands. Again using the subscripts a and b to denote
the two bands, and using equation 3, we have
With equation 4, we can also obtain the irradiance from measurements on a standard
reflectance plate. We have
forming the ratio E
a
/E
b
using equations 17 and 18 and subtituting into
23