مؤشر الاختلاف المعياري للرطوبة

عدد مؤشرات الغطاء النباتي المدعومة بواسطة GeoPard يتزايد هذا الأمر باستمرار. يقدم فريق GeoPard مؤشر الرطوبة التفاضلي المعياري (NDMI). يحدد هذا المؤشر محتوى الماء في الغطاء النباتي، بالإضافة إلى مؤشر الماء التفاضلي المعياري (NDWI). وهو مفيد في تحديد المواقع ذات المحتوى المائي الحالي. الإجهاد المائي في النباتات.

تشير قيم NDMI المنخفضة إلى المواقع التي تتعرض فيها النباتات للإجهاد بسبب نقص الرطوبة.
من جهة أخرى، تُبرز قيم مؤشر المياه التفاضلي المعياري المنخفضة التي تلي ذروة الغطاء النباتي المناطق التي أصبحت جاهز للحصاد أولاً.

الفرق في المحتوى المائي النسبي للنباتات بين صورتين من صور الأقمار الصناعية (مجموعة Sentinel-2 في هذه الحالة)

في لقطات الشاشة التالية، يمكنك العثور على مناطق NDMI التي تم إنشاؤها بناءً على صور الأقمار الصناعية بتاريخ 19 يونيو (ذروة الغطاء النباتي) و6 يوليو وخريطة المعادلة التي تمثل الفرق في NDMI.

تم حساب مؤشر NDMI بناءً على صورة من Planet / Sentinel-2 / Landsat

ما هو مؤشر الرطوبة؟

هو مقياس أو حساب يُستخدم لتقييم محتوى الرطوبة أو مدى توفرها في منطقة أو إقليم معين. ويُستمد عادةً من عوامل بيئية مختلفة مثل الهطول المطري، والتبخر، وخصائص التربة، والغطاء النباتي.

فهو يوفر مؤشراً نسبياً لمدى رطوبة أو جفاف منطقة ما، مما يساعد على تحديد حالات الإجهاد المائي أو الجفاف المحتملة.

إنها أداة قيّمة لرصد وإدارة موارد المياه، والتخطيط الزراعي، وفهم الظروف البيئية لمنطقة معينة.

ما هو مؤشر الرطوبة التفاضلي المعياري؟

مؤشر الرطوبة التفاضلي المعياري (NDMI) هو مؤشر نباتي يُستمد من بيانات الاستشعار عن بُعد لتقييم ومراقبة محتوى الرطوبة في الغطاء النباتي. ومثل غيره من المؤشرات النباتية، يُحسب باستخدام قيم الانعكاس الطيفي من صور الأقمار الصناعية أو الصور الجوية.

وهو مفيد بشكل خاص في رصد إجهاد النباتات المائي، وتقييم ظروف الجفاف، وتقدير مخاطر الحرائق، ودراسة تأثيرات تغير المناخ على الغطاء النباتي.

يُحسب مؤشر NDMI باستخدام نطاقي الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) والأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (SWIR)، وهما نطاقان حساسان لمحتوى الرطوبة في الغطاء النباتي. صيغة حساب مؤشر NDMI هي:

NDMI = (NIR – SWIR) / (NIR + SWIR)

تتراوح قيم مؤشر NDWI عادةً بين -1 و1، حيث تشير القيم الأعلى إلى ارتفاع محتوى الرطوبة في الغطاء النباتي، بينما تشير القيم الأدنى إلى انخفاض محتوى الرطوبة أو إجهاد الماء في الغطاء النباتي. وقد ترتبط قيم NDMI السالبة بالمناطق غير المغطاة بالنباتات أو المناطق ذات محتوى الرطوبة المنخفض جدًا.

ما هو NDWI؟

مؤشر NDWI، أو مؤشر الفرق الطبيعي للمياه، هو مؤشر للاستشعار عن بعد يستخدم لتحديد وتقييم محتوى المياه أو السمات المتعلقة بالمياه في الغطاء النباتي أو المناظر الطبيعية.

يتم حسابها من خلال تحليل انعكاس نطاقات الأشعة تحت الحمراء القريبة والضوء الأخضر من صور الأقمار الصناعية أو الصور الجوية. وهي مفيدة بشكل خاص لتحديد المسطحات المائية، ورصد التغيرات في توافر المياه، وتقييم صحة الغطاء النباتي.

من خلال مقارنة امتصاص وانعكاس الأطوال الموجية المختلفة، فإنه يوفر معلومات قيمة لتطبيقات مثل رصد الجفاف والتحليل الهيدرولوجي وإدارة النظام البيئي.

تصوير مؤشر NDMI لتحديد مؤشر الماء التفاضلي المعياري

تتضمن عملية تصوير مؤشر NDMI معالجة صور الأقمار الصناعية أو الصور الجوية، وحساب قيم NDMI، ثم عرض النتائج على شكل خريطة أو صورة مُرمّزة بالألوان. فيما يلي الخطوات العامة لتصوير مؤشر NDMI:

• الحصول على صور الأقمار الصناعية أو الصور الجوية: احصل على صور متعددة الأطياف من قمر صناعي أو منصة جوية، مثل لاندسات أو سنتينل أو موديس. تأكد من أن الصور تتضمن النطاقات اللازمة: الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) والأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (SWIR).
• معالجة الصور مسبقًا: بحسب مصدر البيانات، قد تحتاج إلى معالجة الصور مسبقًا لتصحيح التشوهات الجوية والهندسية والإشعاعية. حوّل الأرقام الرقمية (DN) في الصورة إلى قيم الانعكاس الطيفي.
• حساب مؤشر NDMI: لكل بكسل في الصورة، استخدم قيم انعكاس الأشعة تحت الحمراء القريبة والأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة لحساب NDMI باستخدام الصيغة: NDMI = (NIR – SWIR) / (NIR + SWIR).
• تعيين الألوان: قم بتعيين لوحة ألوان لقيم مؤشر NDMI. عادةً ما يُستخدم مقياس ألوان متدرج، يتراوح من لون واحد (مثل الأحمر) لقيم NDMI المنخفضة (التي تشير إلى انخفاض نسبة الرطوبة) إلى لون آخر (مثل الأخضر) لقيم NDMI المرتفعة (التي تشير إلى ارتفاع نسبة الرطوبة). يمكنك استخدام برامج مثل QGIS أو ArcGIS، أو مكتبات برمجية مثل Rasterio وMatplotlib من بايثون لإنشاء خريطة ألوان.
• تصور خريطة مؤشر إدارة الكوارث الطبيعية (NDMI): اعرض خريطة أو صورة مؤشر NDMI باستخدام برنامج نظم المعلومات الجغرافية، أو مكتبة برمجية، أو منصة إلكترونية. سيتيح لك ذلك تحليل التوزيع المكاني لمحتوى رطوبة الغطاء النباتي وتحديد مناطق الإجهاد المائي أو الرطوبة العالية.
• التفسير والتحليل: استخدم خاصية عرض مؤشر الماء الطبيعي (NDWI) لتقييم صحة الغطاء النباتي، ومراقبة ظروف الجفاف، أو تقييم مخاطر الحرائق. كما يمكنك مقارنة خرائط مؤشر الماء الطبيعي من فترات زمنية مختلفة لتحليل التغيرات في محتوى رطوبة الغطاء النباتي مع مرور الوقت.

تذكر أن أدوات البرمجيات أو مكتبات البرمجة المختلفة قد تختلف قليلاً في سير العمل، لكن العملية العامة ستكون متشابهة. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك إضافة طبقات بيانات أخرى، مثل استخدامات الأراضي، والارتفاع، والحدود الإدارية، لتحسين تحليلك وفهم العلاقات بين محتوى رطوبة الغطاء النباتي وعوامل أخرى بشكل أفضل.