1、植被指数是指利用多光谱遥感数据中对绿色植物强吸收的红光波段（0.6~0.7μm）和对绿色植物高反射的近红外波段（0.7~1.1μm）两者之间反射率的比值、差分，或者线性组合等形式计算出来的无量纲参数，用以增强或提取遥感影像中隐含的植被信息，抑制或消除非植被信息。其理论依据：遥感影像上的植被信息，主要通过绿色植物叶子和植被冠层的光谱特征及其差异、变换而反映出来。健康的绿色植被，在近红外波段（0.7~1.1μm）由于叶片海绵组织的活动通常可反射40~50%的太阳辐射能量，而在可见光范围内（0.4~0.7μm），由于叶绿素的光合作用只能反射10~20%的能量，因为植被中的叶绿素吸收大多数的可见光。枯萎及干死植被中叶绿素含量大量减少，辐射吸收能力减弱，因此在可见光波段，其反射率比健康植被低。而裸露土壤的反射率通常在可见光波段要高于健康植被，但低于干死及枯萎植被；在近红外波段，则明显低于健康植被。
2、归一化差值植被指数的数学公式是NDVI＝（DNNIR-DNR）/（DNNIR+DNR）取值范围是-1到1，对于陆地表面主要覆盖而言，如果根据地表实际的反射率来计算，则云、雪在可见光波段比近红外波段有较高的反射率，因而其NDVI值为负值；水体的NDVI接近0；岩石、裸土在两波段有相似的反射作用，因而其NDVI介于0与0.1之间；在有植被覆盖的情况下，NDVI介于0.1~1.0之间，且随植被覆盖度的增大而增加。几种典型的地面覆盖类型在大尺度NDVI图像上区分鲜明，植被得到有效的突出。因此，特别适用于全球或区域植被的宏观动态监测。
3、NDVI是植被生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子。NDVI与叶面积指数（LAI）、绿色植物净第一生产率（NPP）、植被覆盖度、光合作用等指标参数密切相关，并据以完成地表植被物理参数的反演。NDVI与光合有效吸收辐射（FAPAR）近线性关系；NDVI与LAI呈非线性相关关系；NDVI的时间变化曲线可反映季节和人为活动的变化；NDVI在生长季节内的时间积分与净第一生产力（NPP）相关。NDVI可以部分消除与太阳高度角、卫星观测角、地形、云/阴影和大气条件有关的辐照度条件变化（大气程辐射）等的影响。
4、地表反射率的计算：根据遥感影像DN值计算到传感器的各波段辐射量度：Lλ=“gain”*QCAL+“bias”；各波段表观反射率的计算：ρ=Pi*L*d*d/(ESUNλ*cos(θs))，其中ρ=表观反射率或是行星反射率， Lλ=传感器获得的光谱波段辐射量度，d =日地距离，ESUNλ=大气层顶平均入射太阳辐射，θs =太阳天顶角。逐波段大气辐射校正并计算表观反射率与地表反射率的线性关系：Y=aX+b。
5、地表温度的计算（反演）：陆面温度（LST）：根据辐射温度理论，利用热红外波段的遥感数据反演计算获得的地表亮度温度，又成表皮温度；基于landsat 7ETM+数据的陆面温度反演算法T=k2/ln(k1/Lλ+1)，其中：T=卫星接收有效温度，K1,k2=定标系数，L=光谱辐射亮度。
