Normalisoitu kasvillisuusindeksi (NDVI) helpottaa viljelijöiden elämää

Normalisoitu kasvillisuusindeksi (NDVI) on yleisesti käytetty mittari kasvillisuuden tiheyden ja kunnon kvantifioimiseen. Sen arvot vaihtelevat -1:stä 1:een, jossa negatiiviset arvot osoittavat vettä tai paljasta maaperää, nollan lähellä olevat arvot harvaa kasvillisuutta ja korkeammat arvot tiheämpää ja terveempää kasvillisuutta.

Mikä on normalisoitu kasvillisuusindeksi (NDVI)?

Se on menetelmä, joka laskee kasvillisuuden vastaanottaman punaisen valon ja kasvillisuuden voimakkaasti heijastaman lähi-infrapunavalon välisen vaihtelun.

Menetelmän tavoitteena on kvantitatiivinen analyysi kasvillisuuden tilasta. Arvo ei koskaan putoa -1 ja +1 välisen spektrin ulkopuolelle. Kuitenkaan esimerkiksi monenlaisten maapeitteiden välillä ei ole selkeää erottelua.

Jos lukujen summa on negatiivinen, on melko todennäköistä, että kyseessä on vesi. Jos NDVI-pisteet ovat lähellä positiivista arvoa, on suuri todennäköisyys, että kyseessä on tiiviisti pakattuja vihreitä lehtiä. Tämä pitää erityisesti paikkansa, jos lehdet ovat tiiviisti yhdessä.

Vihreillä lehdillä on suurempi arvo kuin punaisilla lehdillä, ja siksi asia on näin. Kuvittele hetki, että se on hyvin lähellä nollaa.

Tilanteessa ei ole juuri minkäänlaista toivoa, että siellä olisi enää yhtään lehtiä, ja alue voi olla jo tässä vaiheessa kaupunkialueeksi muuttunut. Normalisoitu ero kasvillisuusindeksi (NDVI) on indeksi, jota alueen analyytikot käyttävät kaukomittaus useimmiten.

Miksi normalisoitu ero kasvillisuusindeksi (NDVI) on hyödyllinen?

On monia erilaisia ​​kasvillisuusindeksejä, ja suurin osa niistä on verrattavissa toisiinsa. Se on kuitenkin yleisimmin ja laajimmin käytetty, ja sillä on myös olennainen etu, nimittäin korkea resoluutio kuvista, jotka on johdettu satelliittidata.

Tällaisissa olosuhteissa NDVI:n määrittämiseen voidaan käyttää kymmenen metrin resoluution kanavia. Muista, että yksi pikseli on kymmenen kertaa kymmenen metriä. Toisaalta, lisävalo-kanavia, eli punaista ikää, käyttävän indeksin resoluutio voi olla kaksikymmentä metriä, jossa yksi pikseli on kaksikymmentä kertaa kaksikymmentä metriä.

NDVI lasketaan kaavalla: (NIR - Red) / (NIR + Red), missä NIR on kasvillisuuden heijastama lähi-infrapunasäteily ja Red on kasvillisuuden heijastama punainen valo.

Se voidaan määrittää seuraavalla yksinkertaisella matemaattisella menettelyllä, joka muuntaa raa'an satelliittitiedon kasvillisuusindekseiksi.

Yhtälö luo yhden luvun, joka on edustava ja integroi punaisella ja NIR-alueella (lähi-infrapuna) saatavilla olevan tiedon.

Tämän vuoksi punaisen spektrialueen heijastavuus vähennetään lähi-infrapuna-alueen heijastavuudesta. Tämän jälkeen tulos jaetaan lähi-infrapuna- ja punaisten aallonpituuksien kokona heijastavuudella.

NDVI:n arviointi ei koskaan ole positiivisempi kuin positiivinen eikä negatiivisempi kuin negatiivinen. Lisäksi luku välillä -1 ja 0 ilmaisee kuolleen kasvin sekä epäorgaanisia kohteita, kuten kiviä, teitä ja rakennuksia.

Samanaikaisesti sen arvot eläville kasveille voivat vaihdella 0:sta 1:een, missä 1 edustaa terveintä kasvia ja 0 epäterveintä kasvia. On mahdollista määrittää yksittäinen arvo jokaiselle kuvan pikselille, riippumatta siitä, edustaako kyseinen pikseli yhtä lehteä vai 500 eekkerin laajuista vehnäpeltoa.

Miten käytämme normalisoitua erotusindeksiä kasvillisuudelle?

Oikeutetusti sitä hyödynnetään nykyään useilla eri tutkimusaloilla. Sitä käytetään esimerkiksi maanviljelyssä täsmäviljelyn ja biomassamäärän arvioinnin tavoitteisiin. Sitä käyttävät samoin metsänhoitajat metsävarojen sekä lehtialaindeksin (LAI) arviointiin.

Lisäksi NASA pitää sitä luotettavana merkkinä kuivuuden olemassaolosta. Suhteellinen NDVI ja kasvillisuuden tiheys ovat molemmat alhaisempia alueilla, joilla vesi estää kasvillisuuden vakiintumista.

Tämä johtuu siitä, että vesi estää kasvien juuria kasvamasta syvemmälle maaperään. Se, muiden muassa kaukomittaus, voidaan hyödyntää monin eri tavoin todellisuudessa.

Mitä NDVI voi kertoa meille kasveista?

On olennaista ymmärtää syvällisesti, että Normalisoitu ero Kasvillisuusindeksi on vain merkki kasvin terveydestä eikä anna tietoa tietyn tilan syistä.

Kasvillisuusindeksi on enemmänkin ilmaus kuin suora heijastus siitä, mitä pellolla tapahtuu. Tarkastellaan kolmea NDVI:n käyttöä peltokykentässä:

Kun uusi kausi alkaa

Se on hyödyllistä kasvin talvenkestävyyden ja sen selviytymiskeinojen ymmärtämisen kannalta.

• Jos sen arvo on alle 0,15, on jonkin verran todennäköistä, että kaikki kasvit tällä pelto-osalla ovat menehtyneet. Tyypillisesti nämä luvut liittyvät muokattuun maahan ilman kasvillisuutta.
• Toinen matalan kantaluvun esimerkki on 0,15–0,2. Se voisi viitata siihen, että kasvit alkoivat valmistautua talveen fenologisen varhaisvaiheen aikana, ennen muokkausvaihetta.
• 0.2–0.3 välillä oleva tulos on tyydyttävä. Kasvit ovat todennäköisesti edenneet muokkausvaiheeseen ja palautuneet vegetatiiviseen tilaan.
• 0.5 on kohtuullinen arvo. On kuitenkin tärkeää muistaa, että korkeammat NDVI-lukemat viittaavat siihen, että kasvillisuus selvisi talven yli myöhemmässä fenologisessa vaiheessa. Oletetaan, että satelliittikuva otettiin ennen kuin kasvillisuus palautui normaalitilaansa. Tällöin on tärkeää analysoida aluetta sen jälkeen, kun kasvillisuus on palautunut normaaliksi.
• Luku suurempi kuin 0,5 osoittaa poikkeamaa talvehtimisen jälkeisessä vaiheessa. Suosittelemme tarkistamaan kyseisen kenttäalueen.

Yhteenvetona, jos havaitset, että saadut arvot poikkeavat merkittävästi normaalista, sinun on suoritettava tarkastus kyseisestä pellon osasta. Jotta arvot voidaan luokitella epänormaaleiksi tietyllä alueella, vaaditaan huomattava poikkeama normaalista.

Kun kausi on kesken

Indeksin käyttäminen voi auttaa ymmärtämään paremmin kasvien kehitystä. Kuvitellaan, että lukemat sijoittuvat lievän ja korkean väliin (0,5–0,85). On erittäin todennäköistä, että tämä tietty alue ei kohtaa merkittäviä haasteita tällä hetkellä.

Jos indeksi pysyy odotettua alhaisempana, voi olla syynä esimerkiksi maaperän veden tai ravinteiden puute. Tämän kyseisen alueen osalta on kuitenkin syytä tehdä oma selvitys.

Generoidaan kartat muuttuviaoottoisten levitysten (VRA) typen typpipitoisuudesta normalisoidun erotusvegetaatioindeksin avulla. Tunnistamme alueita, joiden vegetaatioindeksit vaihtelevat alhaisesta korkeaan.

Sen jälkeen on yksittäisen viljelijän päätettävissä, kuinka paljon lannoitetta tarvitaan. Seuraavassa on tehokkain tapa levittää typpeä:

• Oletetaan, että alueen kasvillisuusindeksi on korkea. Tällöin suositeltua lannoitemäärää tulisi vähentää 10 ja 30 prosenttiin tavanomaisesta määrästä.
• Jos kasvillisuusindeksi on keskimääräisen lähellä, suositeltua lannoitemäärää tulisi nostaa 20–25 prosenttiin tyypillisestä määrästä.
• Jos kasvillisuusindeksi on matala, sinun on ensin selvitettävä, miksi se on niin.

Kentän uudelleenrakentamiseksi maatalouden sato, käytämme myös tätä indeksiä. Tämän datan perusteella tuotamme karttoja, joita voidaan käyttää kalium- ja fosfaattilannoitteiden muuttuvia levitysmääriä varten.

Kun kausi on ohi

NDVI-indeksi on hyödyllinen työkalu pellon sadonkorjuuvalmiuden määrittämisessä; mitä alempi indeksi on, sitä lähempänä kyseinen alue on sadonkorjuuvalmiutta. Tässä skenaariossa indeksiarvo alle 0,25 olisi ihanteellinen.

Aluksi kyseessä on matemaattinen laskenta, joka suoritetaan pikseli pikseliltä kuvaanprovoking avulla, käyttäen maantieteellisen tietojärjestelmän (GIS) työkaluja. Laskemalla kasvin absorboiman ja heijastaman punaisen ja lähi-infrapunavalon määriä, se mittaa kasvin yleistä terveydentilaa.

Normalisoitua erotuskasvillisuusindeksiä (NDVI) voidaan käyttää tutkimuskohteena maa-alueilla kaikkialla maailmassa, mikä tekee siitä ihanteellisen keskittyneisiin kenttätutkimuksiin sekä kansalliseen tai globaaliin kasvillisuuden seurantaan.

NDVI:n avulla saadaan välitön analyysi pelloista, mikä mahdollistaa maanviljelijöiden optimoida alueiden tuotantopotentiaalia, rajoittaa niiden ympäristövaikutuksia ja muokata täsmäviljelytoimiaan.

Lisäksi sitä muiden tietovirtojen, kuten säätietojen, kanssa yhdistämällä voitaisiin saada lisää tietoa toistuvista kuivuus-, jäätymis- tai tulvamalleista ja niiden vaikutuksista kasvillisuuteen.

Usein kysytyt kysymykset

1. Mitä NDVI:llä määritetään ensisijaisesti?

Sitä käytetään pääasiassa kasvillisuuden terveyden ja tiheyden määrittämiseen tietyllä alueella. Tätä indeksiä käytetään laajalti maataloudessa, metsätaloudessa ja ekologiassa kasvillisuuden kasvun seurantaan, kasvien stressitason arviointiin, kuivuuden tai sairauksien alueiden tunnistamiseen ja peltokasvien hoitopäätösten tukemiseen.

2. Miten lukea NDVI-kuvia?

NDVI-kuvien lukemiseen voi käyttää indeksi-arvoihin liittyvää väriskaalaa. Tyypillisesti terve kasvillisuus näkyy vihreänä, kun taas vähemmän terve tai harva kasvillisuus näkyy keltaisena tai punaisena.

Tummemmat sävyt voivat osoittaa alueita, joilla on paljon biomassaa, kun taas vaaleammat sävyt voivat viitata vähäisempään kasvillisuuden tiheyteen tai paljaan maan esiintymiseen.

Ymmärtämällä analysoitavan alueen kontekstin, kuten tietyn kasvilajin tai ympäristöolosuhteet, voidaan edelleen auttaa NDVI-kuvien tulkinnassa ja tehdä tietoon perustuvia päätöksiä maatalouskäytännöistä.