Vegetationsindex: wie sie in der Präzisionslandwirtschaft eingesetzt werden

Um nun eine ganze Unterhaltung über Präzisionslandwirtschaft zu führen, müssen Sie über den Vegetationsindex sprechen, insbesondere wenn Sie die Rolle der Fernerkundung in dieser Form der Landwirtschaft erörtern.

Die Vegetation ist eng mit fast jedem Aspekt der menschlichen Existenz verbunden, einschließlich des Atmens, der Bereitstellung von Kleidung und Unterkunft, der Nahrungsmittelproduktion usw. Jede Veränderung der Vegetationszusammensetzung kann die Umwelt und die Wirtschaft erheblich beeinflussen.

Neuere technologische.

AgTech-Pioniere revolutionieren die Präzisionslandwirtschaft durch Vegetationsindizes. Dies ist von größter Bedeutung für die Erreichung des Ziels dieser Art der Landwirtschaft, nämlich die Maximierung der Produktion bei gleichzeitiger Minimierung des Ressourceneinsatzes.

Dieser moderne Einsatz von Vegetationsindizes in der Präzisionslandwirtschaft bietet mehrere Vorteile: physikochemische Überwachung, Echtzeitdaten und Planung von Feldaktivitäten. Es ist auch möglich, Vegetationsindex-Karten für zukünftige Referenzen effizient zu nutzen, um zyklische Veränderungen anzuzeigen.

Was sind Vegetationsindizes und ihre Arten?

Seit 1974 ist die Verwendung von Vegetationsindizes, die bei regelmäßigen Fernerkundungsuntersuchungen der Vegetation helfen, weit verbreitet. Dieses statistische Modell, das zwei oder mehr Spektralbänder nutzt, ist eine spektrale Transformation, mit der Vegetation im allgemeineren Sinne erkannt werden kann.

Mit dieser Methode können Wissenschaftler und andere neugierige Personen fotoszentrierte Verhaltensweisen effizient beobachten und Unterschiede im Kronendach erkennen. Bei Bedarf können sie mit diesen Informationen auch zuverlässige Vergleiche anstellen. Es werden verschiedene Variablen bewertet, wie z. B. die Entwicklung der Kulturpflanze, ihre Vitalität, ihre Biomasse und ihr Chlorophyllgehalt. Hier ist die Liste der Vegetationsindizes:

• NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)
• VARI (Visible Atmospherically Resistant Index)
• ReCl (Rotkante-Chlorophyll-Vegetationsindizes)
• EVI2 (Zwei-Band-verbesserter Vegetationsindex)
• LAI (Blattflächenindex)
• WDRVI (Wide Dynamic Range Vegetation Index)
• GNDVI (Grüner normalisierter Differenzindex für Vegetation)
• Grüner Chlorophyll-Vegetationsindex
• RCI (Red Chlorophyll-Vegetationsindex)
• NDWI (Normalized Difference Water Index)

Wofür kann der Vegetationsindex verwendet werden?

Bei der Untersuchung von Mustern in der Pflanzengesundheit können Fachleute aus der Landwirtschaft, wie Landwirte, Agronomen, Ernteversicherer, Forscher und andere, von der Verwendung eines Vegetationsindexes wie NDVI oder VARI profitieren.

Nutzer des Werkzeugs für landwirtschaftliche Kartierung und Analyse können den Index per Mausklick implementieren, wodurch je nach Ergebnis des Index ein grüner oder roter Fleck auf ihren Luftbildern erscheint. Die grün gefärbten Gebiete zeigen Pflanzen in gutem Zustand. Farben wie Orange, Gelb und Rot deuten auf einen Verlust von Energie und Vitalität hin.

Beispielsweise könnte ein Maisbauer das Programm nutzen, um zwischen dem Erscheinen der Pflanzen und der Ernte des Bestandes Multispektralaufnahmen seiner Maisfelder einzureichen. Die Anwendung würde dann den bevorzugten Vegetationsindex anwenden.

Die farbige Ausgabe kann sie darauf aufmerksam machen, dass ein Teil des Feldes an einigen Stellen eine orange-rote Färbung angenommen hat. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die Pflanzen braun oder gelb werden oder fleckig sind. Die Pflanzen in dieser Region leiden möglicherweise unter den Folgen einer längeren Dürreperiode, Überschwemmungen, unzureichender oder übermäßiger Düngung oder sind mit einer Krankheit infiziert.

Wie schon zuvor war die Vor-Ort-Kontrolle die effektivste Methode zur Diagnose eines spezifischen Problems. Dennoch liefern die Vegetationsindizes dem Landwirt einen Hinweis darauf, dass er seine Anstrengungen auf einen bestimmten Teil seines Landes konzentrieren sollte. An diesem Punkt kann er frei untersuchen, was das Problem verursacht hat und mögliche Lösungen in Betracht ziehen.

Warum sind hyperspektrale Vegetationsindizes so wichtig?

Die Integration eines Reflexionsspektrums in einen einzigen numerischen Wert, bekannt als Vegetationsindex, ist eine Standardmethode zur Bestimmung der Eigenschaften von Vegetation. Hyperspektrale Vegetationsindizes, auch bekannt als Schmalband-Vegetationsindizes, enthalten Merkmale oder Wellenlängen, die hyperspektrale Geräte aufgrund ihrer kürzeren Bandbreiten nur erfassen können.

Struktur, Biochemie und Pflanzenphysiologie oder Stress sind die drei Hauptkategorien, die zur Klassifizierung der Vegetationseigenschaften verwendet werden können, die mit HVIs bewertet werden können.

• Der proportionale Bedeckungsgrad, der Blattflächenindex (LAI), die grüne Blattbiomasse, die gealterte Biomasse und der Anteil der absorbierten photosynthetisch aktiven Strahlung sind alles Beispiele für strukturelle Merkmale, die gemessen werden können. Die meisten Indizes für die Strukturanalyse wurden für vollständige Bandbreiten entwickelt und hatten schmalbandige und hyperspektrale Gegenstücke.
• Beispiele für biochemische Merkmale sind Wasser, Pigmente (wie Chlorophyll, Anthocyane und Carotinoide) sowie andere stickstoffreiche Produkte (wie Proteine). Pflanzliche Strukturkomponenten fallen ebenfalls in diese Kategorie (Lignin und Zellulose).
• Eine stressinduzierte Veränderung des Zustands von Xanthophyllen, Schwankungen im Chlorophyllgehalt, Veränderungen der Blattnässe und Fluoreszenz sind einige unterschätzte Veränderungen, die mit physiologischen und Stressindizes gemessen werden können.

Im Allgemeinen wurden biochemische und physiologische oder Stressindikatoren mit Hilfe von Labor- oder Feldgeräten (spektrale Abtastung von weniger als 10 nm) entwickelt. Sie zielen auf sehr feine spektrale Merkmale ab. Als direkte Folge davon sind sie ausschließlich hyperspektral. Entwickelte Indizes für Wasser sind die einzige Ausnahme von dieser Regel.

Vegetationsindex und Fernerkundungstechnologie

Erdbeobachtungssatelliten versorgen Fernerkundungswissenschaftler mit neuen Daten, die sie für ihre Studien verwenden und um die bereits durchgeführten Analysen zu verbessern, während sich die Sensoren weiterentwickeln.

Unternehmen, die bereits über ihre indexbasierte Technologie verfügen, und solche, die sich auf die Einführung einer neuen vorbereiten, können einen Markt für ihre landwirtschaftlichen Produkte erheblich schaffen, indem sie die neuesten Innovationen bei spektralen Vegetationsindex-Anwendungen nutzen. Dies gilt für Unternehmen, die bereits über ihre indexbasierte Software verfügen, und für diejenigen, die eine neue auf den Markt bringen wollen.

Die Vorteile von Vegetationsindizes in der Fernerkundung verbessern die allgemeine Qualität des Kundenerlebnisses. Der Vergleich von Satellitenfotografie mit verschiedenen Arten von Luftbilddaten ermöglicht Folgendes:

• Reduzierte Kosten für Betrieb, Verarbeitung und Interpretation von Drohnendaten.
• Im Vergleich zu Luftbildern kann die Satellitenbildgebung ein größeres Gebiet abdecken.
• Die Kosten für Feldinspektionen senken: Zusätzliche Beobachtungen per UAV (unbemannter Flugkörper) sind teurer als Standard-Satellitenwiederholungen.
• Datenanalysen in einem geeigneten Format in kürzerer Zeit erhalten.
• Die Felder beobachten, egal wie stark der Wind ist.

Die Nutzung von Satellitenbildern ermöglicht es Agrarsoftwareunternehmen, die Menge der ihnen bereits zur Verfügung stehenden Luftbilddaten erheblich zu erhöhen, während sie gleichzeitig Zeit und Geld sparen und es den Endnutzern ermöglicht, in kürzerer Zeit mehr Daten zu erhalten.

Daher Vegetationsindex in Fernerkundung und Ernteüberwachung hilft bei einer übergeordneten, Fernuntersuchung des Pflanzenzustands. Bei Problemen können Landwirte entscheiden, die aufgefallenen Bereiche anstelle des gesamten Feldes zu untersuchen.

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