يُعد مؤشر اختلاف الغطاء النباتي المعياري (NDVI) مقياسًا شائع الاستخدام لتحديد كثافة وصحة الغطاء النباتي. تتراوح قيمه من -1 إلى 1، حيث تشير القيم السالبة إلى وجود الماء أو التربة العارية، وتشير القيم القريبة من الصفر إلى وجود غطاء نباتي متفرق، بينما تشير القيم الأعلى إلى وجود غطاء نباتي أكثر كثافة وصحة.

ما هو مؤشر اختلاف الغطاء النباتي المعياري (NDVI)؟

إنها طريقة لحساب الفرق بين كمية الضوء الأحمر الذي تتلقاه النباتات وكمية ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة التي تعكسها النباتات بشدة.

تهدف هذه الطريقة إلى تقديم تحليل كمي لحالة الحياة النباتية. لا توجد حالة تقع فيها قيمتها خارج نطاق -1 إلى +1. ومع ذلك، لا يوجد تمييز واضح بين أنواع الغطاء الأرضي المتعددة التي قد توجد.

إذا كان مجموع الأرقام أقل من الصفر، فمن المرجح أن تكون المادة المعنية ماءً. أما إذا كانت قيمة مؤشر الغطاء النباتي (NDVI) قريبة من القيمة الموجبة، فمن المحتمل أن تكون مجرد مجموعة من الأوراق الخضراء المتراصة. ويصدق هذا بشكل خاص إذا كانت الأوراق متراصة بكثافة.

للأوراق الخضراء قيمة أكبر من الأوراق الحمراء، ولهذا السبب هذا هو الحال. تخيل للحظة أن قيمتها قريبة جدًا من الصفر.

في مثل هذه الحالة، يكاد يكون من المستحيل وجود أي أوراق شجر من أي نوع، وقد تكون المنطقة قد تحولت إلى منطقة حضرية بحلول هذا الوقت. مؤشر اختلاف الغطاء النباتي المعياري هو المؤشر الذي يستخدمه المحللون في هذا المجال. الاستشعار عن بعد في أغلب الأوقات.

لماذا يُعد مؤشر اختلاف الغطاء النباتي المعياري مفيدًا؟

توجد العديد من مؤشرات الغطاء النباتي المختلفة، ومعظمها قابل للمقارنة. ومع ذلك، يُعد هذا المؤشر الأكثر استخدامًا وانتشارًا، كما أنه يتميز بميزة أساسية، وهي دقة الصور العالية المستمدة من بيانات الأقمار الصناعية.

في مثل هذه الظروف، يمكن استخدام قنوات بدقة عشرة أمتار لتحديد مؤشر NDVI. تذكر أن البكسل الواحد يساوي عشرة أمتار في عشرة أمتار. من ناحية أخرى، قد تصل دقة المؤشر الذي يستخدم قنوات الضوء الإضافية، وتحديدًا الضوء الأحمر، إلى عشرين مترًا، حيث يساوي البكسل الواحد عشرين مترًا في عشرين مترًا.

كيف يتم حساب مؤشر NDVI؟

يمكن تحديد ذلك باستخدام الإجراء الرياضي المباشر التالي، والذي يحول معلومات الأقمار الصناعية الخام إلى مؤشرات نباتية.

تُنشئ المعادلة رقمًا واحدًا يمثل المعلومات المتاحة في نطاقي الأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة.

وللقيام بذلك، يتم حساب الانعكاسية في نطاق الطيف الأحمر وطرحها من الانعكاسية في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة. بعد ذلك، تُقسم النتيجة على إجمالي الانعكاسية للأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء القريبة والحمراء.

لن تتجاوز قيمة مؤشر الغطاء النباتي (NDVI) القيمة الموجبة ولن تقل عن القيمة السالبة. كما أن أي قيمة بين -1 و0 تشير إلى نبات ميت أو عناصر غير عضوية كالحجارة والطرق والمباني.

في الوقت نفسه، قد تتراوح قيمها للنباتات الحية بين 0 و1، حيث يمثل 1 النبات الأكثر صحة، بينما يمثل 0 النبات الأكثر تدهورًا. من الممكن تعيين قيمة واحدة لكل بكسل في الصورة، سواء كان هذا البكسل يمثل ورقة واحدة أو حقل قمح يمتد على مساحة 500 فدان.

كيف نستخدم مؤشر اختلاف الغطاء النباتي المعياري؟

وبحق، يُستخدم الآن في عدد من مجالات البحث المختلفة. فعلى سبيل المثال، يُوظَّف في مجال الزراعة لتحقيق أهداف الزراعة الدقيقة وتقييم الكتلة الحيوية. كما يستخدمه خبراء الغابات لتقييم موارد الغابات ومؤشر مساحة الأوراق (LAI).

بالإضافة إلى ذلك، تعتقد ناسا أن مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي (NDVI) يُعدّ مؤشراً موثوقاً لوجود ظروف جفاف. إذ ينخفض كل من النسبة المئوية للغطاء النباتي الطبيعي (NDVI) وتركيز الغطاء النباتي في المناطق التي يُشكّل فيها الماء عائقاً أمام نمو النباتات.

وذلك لأن الماء يمنع جذور النباتات من النمو أعمق في التربة. وهو، بما في ذلك أنواع أخرى من الاستشعار عن بعد, ، لديه القدرة على أن يتم استخدامه في مجموعة متنوعة من الطرق المختلفة في الواقع.

ما الذي يمكن أن يخبرنا به مؤشر NDVI عن النباتات؟

من الضروري أن يكون لديك فهم راسخ لمفهوم الفرق المعياري مؤشر الغطاء النباتي هو مجرد مؤشر على صحة النبات ولا يقدم أي معلومات عن أسباب حالة معينة.

يُعدّ مؤشر الغطاء النباتي تعبيرًا أكثر منه انعكاسًا مباشرًا لما يحدث في الحقل. دعونا نلقي نظرة على ثلاثة تطبيقات لمؤشر NDVI في تحليل الحقول:

عندما يبدأ موسم جديد

يُعد ذلك مفيدًا لفهم قدرة النبات على تحمل الشتاء وكيف تمكن من البقاء على قيد الحياة.

• إذا كانت قيمته أقل من 0.15، فمن المرجح أن تكون جميع النباتات في هذا الجزء من الحقل قد ذبلت. عادةً ما تشير هذه الأرقام إلى التربة المحروثة الخالية من النباتات.
• ومن الأمثلة الأخرى على الأرقام المنخفضة الرقم 0.15-0.2. قد يشير ذلك إلى أن النباتات بدأت في الاستعداد لفصل الشتاء خلال الفترة الفينولوجية المبكرة، قبل مرحلة التفرع.
• تُعتبر النتيجة التي تتراوح بين 0.2 و 0.3 مُرضية. من المُرجح أن النباتات قد وصلت إلى مرحلة التفرع واستعادت حالتها الخضرية.
• تُعدّ قيمة 0.5 قيمةً جيدة. مع ذلك، من المهمّ التذكّر بأنّ ارتفاع قراءات مؤشر الغطاء النباتي (NDVI) يُشير إلى أنّ النباتات قضت فصل الشتاء في مرحلةٍ فينولوجيةٍ متأخرة. لنفترض أنّ صورة القمر الصناعي التُقطت قبل أن تعود النباتات إلى حالتها الطبيعية. في هذه الحالة، يُصبح تحليل المنطقة بعد عودة النباتات إلى وضعها الطبيعي أمرًا بالغ الأهمية.
• يشير الرقم الأكبر من 0.5 إلى وجود خلل خلال مرحلة ما بعد الشتاء. يُنصح بفحص هذه المنطقة الميدانية.

باختصار، إذا لاحظتَ أن القيم المُستخلصة تختلف اختلافًا كبيرًا عن المعدل الطبيعي، فعليك فحص الجزء ذي الصلة من الحقل. ويُشترط وجود انحراف كبير عن المعدل الطبيعي لتصنيف القيم على أنها غير طبيعية في منطقة معينة.

عندما يكون الموسم في منتصفه

قد يكون استخدام المؤشر مفيدًا في فهم كيفية نمو النباتات بشكل أفضل. لنفترض أن القراءات تقع بين مستوى معتدل ومستوى مرتفع (0.5-0.85). من المرجح جدًا أن هذا الجزء من المنطقة لا يواجه أي تحديات كبيرة في الوقت الحالي.

إذا ظل المؤشر أقل من المستوى المطلوب، فقد يكون هناك مشاكل مثل نقص المياه أو العناصر الغذائية في التربة. مع ذلك، عليك إجراء بحثك الخاص في هذا الشأن.

نحن نولد خرائط لتطبيق معدل متغير (VRA) يتم قياس نسبة النيتروجين باستخدام مؤشر اختلاف الغطاء النباتي المعياري. نحدد المناطق ذات مؤشرات الغطاء النباتي التي تتراوح من منخفضة إلى عالية.

بعد ذلك، يعود الأمر إلى المزارع نفسه لتحديد كمية السماد اللازمة. وفيما يلي الطريقة الأكثر فعالية لتطبيق النيتروجين:

• لنفترض أن مؤشر الغطاء النباتي للمنطقة مرتفع. في هذه الحالة، يجب تخفيض الجرعة الموصى بها من الأسمدة إلى ما بين 10 و30 بالمائة من المعدل المعتاد.
• إذا كان مؤشر الغطاء النباتي في حدود المتوسط، فيجب رفع الجرعة الموصى بها من الأسمدة إلى ما بين 20 و 25 بالمائة من الكمية النموذجية.
• إذا كان مؤشر الغطاء النباتي منخفضًا، فعليك أولاً معرفة سبب ذلك.

لإعادة بناء حقل الإنتاج الزراعي, نستخدم هذا المؤشر أيضاً. وباستخدام هذه البيانات، ننتج خرائط يمكن استخدامها لتطبيق الأسمدة البوتاسية والفوسفاتية بمعدلات متغيرة.

عند انتهاء الموسم

يُعدّ مؤشر NDVI أداةً مفيدةً لتحديد جاهزية الحقول للحصاد؛ فكلما انخفض المؤشر، اقتربت مساحة الأرض من مرحلة الحصاد. وفي هذه الحالة، تُعتبر قيمة المؤشر الأقل من 0.25 مثالية.

بدايةً، هي عملية حسابية رياضية تُجرى بكسلًا بكسلًا على الصورة باستخدام أدوات من نظام المعلومات الجغرافية (GIS). ويتم حسابها من خلال مقارنة كميات الضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة التي يمتصها النبات ويعكسها، وهي تقيس الحالة الصحية العامة للنبات.

يمكن استخدام مؤشر اختلاف الغطاء النباتي المعياري لدراسة الأراضي في جميع أنحاء العالم، مما يجعله مثالياً للدراسات الميدانية المركزة والرصد الوطني أو العالمي للغطاء النباتي.

من خلال استخدام مؤشر NDVI، يمكننا الحصول على تحليل فوري للحقول، مما يُمكّن المزارعين من تحسين إمكانات الإنتاج في المناطق، والحد من تأثيرها على البيئة، وتعديل عملياتهم الزراعية الدقيقة.

علاوة على ذلك، فإن فحصها بالتزامن مع مصادر البيانات الأخرى، مثل تلك المتعلقة بالطقس، قد يوفر مزيدًا من التبصر في الأنماط المتكررة للجفاف أو الصقيع أو الفيضانات وكيف تؤثر على الغطاء النباتي.

الأسئلة الشائعة

1. ما هو الهدف الأساسي من استخدام مؤشر NDVI؟

يُستخدم هذا المؤشر بشكل أساسي لتحديد صحة وكثافة الغطاء النباتي في منطقة معينة. ويُستخدم على نطاق واسع في الزراعة والغابات وعلم البيئة لرصد نمو النباتات، وتقييم مستويات إجهادها، وتحديد مناطق الجفاف أو الأمراض، والمساعدة في اتخاذ قرارات إدارة المحاصيل.

2. كيف نقرأ صور مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي (NDVI)؟

لقراءة صور مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي (NDVI)، يمكنك تفسير مقياس الألوان المرتبط بقيم المؤشر. عادةً، يظهر الغطاء النباتي الصحي باللون الأخضر، بينما يظهر الغطاء النباتي الأقل صحة أو الأقل كثافة باللون الأصفر أو الأحمر.

قد تشير الدرجات الداكنة إلى مناطق ذات كتلة حيوية عالية، بينما قد تشير الدرجات الفاتحة إلى انخفاض كثافة الغطاء النباتي أو وجود تربة عارية.

إن فهم سياق المنطقة التي يتم تحليلها، مثل نوع المحصول المحدد أو الظروف البيئية، يمكن أن يساعد بشكل أكبر في تفسير صور NDVI واتخاذ قرارات مستنيرة بشأن الممارسات الزراعية.