Welcher Vegetationsindex ist für die Präzisionslandwirtschaft besser geeignet?

Es gibt mehrere Vegetationsindizes, die üblicherweise verwendet werden, darunter der Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), der Wide Dynamic Range Vegetation Index (WDRVI) und der Green Chlorophyll Index (GCI).

• Welcher Vegetationsindex zeigt mehr Details an?
• Welcher Vegetationsindex zeigt eine bessere Varianz?
• Ist der NDVI der beste unter den multispektralen Vegetationsindizes?

Die Fragen sind bekannt und kommen sehr oft auf. Lasst uns das untersuchen.

Was ist ein Vegetationsindex?

Der Vegetationsindex ist ein numerisches Maß, das die Menge und den Zustand der Vegetation in einem bestimmten Gebiet auf der Grundlage von Fernerkundungsdaten quantifiziert.

Vegetationsindizes werden durch die Kombination verschiedener Spektralbänder aus Satellitenbildern oder Luftaufnahmen berechnet, die die von Pflanzen im sichtbaren und nahinfraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums absorbierte und reflektierte Energiemenge widerspiegeln.

Diese Indizes können Informationen über die Gesundheit, Dichte und Produktivität der Vegetation liefern, was für eine Vielzahl von Anwendungen nützlich ist, darunter Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Landmanagement und Klimabeobachtung.

Was ist der Normalized Difference Vegetation Index (NDVI?

NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) ist der bekannteste und am weitesten verbreitete in Branchen, die mit Biomasse und Fernerkundung zu tun haben.

Die NDVI-Sättigung beeinträchtigt die genaue Unterscheidung von Vegetation auf Biomassehöhepunkten. Ein weiteres Problem des NDVI ist der Bodeneffekt in den frühen Phasen der Pflanzenentwicklung.

Er wird mithilfe von Satelliten- oder Luftbilddaten berechnet, basierend auf der Differenz der Reflektanz zweier Spektralbänder: dem Nahinfrarot (NIR) und dem roten Band.

Die NDVI-Formel lautet NDVI = (NIR-Rot) / (NIR+Rot).

wobei NIR die Reflektanz im Nahinfrarotbereich und Red die Reflektanz im roten Bereich ist.

Der resultierende NDVI-Wert liegt zwischen -1 und +1, wobei höhere Werte auf eine höhere Vegetationsdichte hinweisen. Ein Wert von Null bedeutet keine Vegetation, während negative Werte Gewässer oder andere nicht bewachsene Oberflächen anzeigen.

NDVI-Werte nahe +1 deuten auf dichte und gesunde Vegetation hin, während Werte näher bei Null auf spärliche Vegetation oder Gebiete mit erheblicher Belastung oder Schäden hindeuten.

Es wird häufig in landwirtschaftlichen und ökologischen Anwendungen eingesetzt, um das Pflanzenwachstum zu überwachen, Ernteerträge abzuschätzen und die Gesundheit und Produktivität von Wäldern und anderen Ökosystemen zu beurteilen.

Es kann auch zur Erkennung und Überwachung von Dürre, Bodenerosion und anderen Umweltfaktoren verwendet werden, die die Vegetationsbedeckung beeinträchtigen.

Er wird beispielsweise berechnet, indem die Reflektanz im Nahinfrarot (NIR)-Band von der Reflektanz im roten Band subtrahiert und das Ergebnis durch die Summe der beiden geteilt wird. Der resultierende Wert bewegt sich zwischen -1 und +1, wobei höhere Werte auf höhere Vegetationsanteile hinweisen.

Weiterhin die Idee von WDRVI (Wide Dynamic Range Vegetation Index) wurde entwickelt, um Probleme mit der NDVI-Sättigung zu lösen. Dies wurde durch die Erweiterung des Bereichs möglicher WDRVI-Werte durch die Einführung des mathematischen Koeffizienten (α) erreicht.

Die Formel des NDVI (normalisierter Differenz-Vegetationsindex) wurde zu WDRVI = (α*NIR-Rot) / (α*NIR+Rot) transformiert.

Zonen, die auf WDRVI basieren, sind besser als NDVI-Zonen. Dennoch sind sie aufgrund zu hoher Biomasse immer noch nicht ideal. 

Grüner Chlorophyll-Index wird verwendet, um den Blattchlorophyllgehalt in Pflanzen basierend auf Nahinfrarot- und Grünbändern abzuschätzen. Im Allgemeinen spiegelt der Chlorophyllwert die Vegetation direkt wider.

Die GCI-Formel lautet GCI = NIR / Green – 1.

Zonen, die auf GCI basieren, unterscheiden Hochbiomasse-Zonen besser als NDVI und WDRVI. Die Details helfen, das Feld genauer und effizienter zu bewirtschaften.

RCI (Roter Chlorophyll-Index) integriert die gleiche Wissensbasis für Chlorophyllgehalt wie GCI und spiegelt diese über das rote multispektrale Band wider.

Die RCI-Formel lautet RCI = NIR / Red – 1.

Zonen basierend auf RCI sind genau wie GCI-Zonen.

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