Нормаланған айырмашылық өсімдік индексi (NDVI) фермерлердің өмірін жеңілдетеді

Нормаланған айырмалық өсімдік индексі (NDVI) – өсімдіктердің тығыздығы мен денсаулығын сандық түрде бағалау үшін кеңінен қолданылатын көрсеткіш. Оның мәндері -1-ден 1-ге дейін өзгереді: теріс мәндер суды немесе жалаңаш топырақты, нөлге жақын мәндер сирек өсімдіктерді, ал жоғары мәндер тығыз әрі сау өсімдіктерді білдіреді.

Нормаланған айырмашылық өсімдік индексі (NDVI) дегеніміз не?

Бұл өсімдіктердің қабылдаған қызыл жарық мөлшері мен олар қатты шағылыстыратын жақын инфрақызыл жарық мөлшері арасындағы өзгерісті есептейтін әдіс.

Бұл әдістің мақсаты – өсімдік өмірінің жағдайын сандық талдауды қамтамасыз ету. Оның мәні ешқашан -1-ден +1-ге дейінгі аралықтан тыс шықпайды. Алайда кездесетін жер жамылғысының көптеген түрлері арасында айқын шекара жоқ.

Егер сандардың қосындысы нөлден төмен болса, аталған заттың су болуы өте ықтимал. Егер NDVI көрсеткіші оңға өте жақын болса, бұл көбіне тығыз орналасқан жасыл жапырақтар жиынтығы дегенді білдіреді. Бұл әсіресе жапырақтар тығыз орналасқанда рас.

Жасыл жапырақтардың құндылығы қызыл жапырақтарға қарағанда жоғары, сондықтан да олай болып отыр. Бір сәтке елестетіңіз, ол 0-ге өте жақын екен.

Мұндай жағдайда қандай да бір жапырақтардың әлі де сол жерде қалу мүмкіндігі мүлдем жоқ, ал бұл аймақ осы уақытқа дейін тіпті урбанизацияланып кетуі мүмкін. Нормаланған айырмалық өсімдік индексі – өсімдіктер саласындағы талдаушылар қолданатын көрсеткіш. қашықтықтан зондтау көп жағдайда.

Нормаланған айырмашылық бойынша өсімдік индексі неге пайдалы?

Өсімдік индекстерінің көптеген түрлі түрлері бар, және олардың басым көпшілігі бір-біріне ұқсас. Алайда ең жиі және кең қолданылатын индекстің маңызды артықшылығы бар: ол негізінде алынатын суреттердің жоғары ажыратымдылығы. Спутниктік деректер.

Осындай жағдайларда NDVI-ді анықтау үшін он метрлік ажыратымдылықтағы арналарды пайдалануға болады. Есіңізде болсын, бір пиксель он метрге он метрге тең. Екінші жағынан, қосымша жарық арналарын, яғни қызыл арнаны пайдаланатын индекстің ажыратымдылығы жиырма метр болуы мүмкін, мұнда бір пиксель жиырма метрге жиырма метрге тең.

NDVI қалай есептеледі?

Оны келесі қарапайым математикалық рәсімді қолдана отырып анықтауға болады, ол шикі спутниктік ақпаратты өсімдік индекстеріне түрлендіреді.

Теңдеу бір ғана санды анықтайды, ол қызыл және жақын инфрақызыл (NIR) диапазондарда қолжетімді ақпаратты біріктіріп көрсетеді.

Осыны орындау үшін қызыл спектрлік белдеудегі шағылысуды алып, оны жақын инфрақызыл (NIR) белдеудегі шағылысудан азайтады. Содан кейін нәтиже NIR және қызыл толқын ұзындықтарының жалпы шағылысуына бөлінеді.

NDVI көрсеткіші ешқашан теріс мәннен төмен, оң мәннен жоғары болмайды. Сонымен қатар, -1 мен 0 аралығындағы мән өсімдіктің өлгенін және тастар, жолдар мен ғимараттар сияқты бейорганикалық заттарды білдіреді.

Сонымен бірге, тірі өсімдіктерге берілетін оның мәндері 0-ден 1-ге дейін өзгеруі мүмкін, мұнда 1 ең сау өсімдікті, ал 0 ең ауру өсімдікті білдіреді. Суреттегі әр пиксельге, ол бір жапырақ болсын немесе 500 акрға созылған бидай даласы болсын, бірдей мән тағайындауға болады.

Нормаланған айырмашылық бойынша өсімдік индексін қалай қолданамыз?

Орынды түрде ол қазір бірнеше түрлі зерттеу салаларында қолданылуда. Мысалы, ауыл шаруашылығы саласында дәл егіншілік жүргізу және биомассаны бағалау мақсатында пайдаланылады. Сондай-ақ орманшылар оны орман ресурстарын және жапырақ алаңы индексін (LAI) бағалау үшін қолданады.

Сонымен қатар, NASA оны құрғақшылық жағдайларының бар екендігінің сенімді көрсеткіші деп санайды. Су өсімдіктердің өсуіне кедергі келтіретін аймақтарда пропорционалды NDVI мен өсімдік жамылғысының тығыздығы төмен.

Бұл судың өсімдіктердің тамырларының топыраққа тереңірек өсуін болдырмайтынына байланысты. Ол, соның ішінде басқа түрлері де қашықтықтан зондтау, шын мәнінде әртүрлі тәсілдердің кең спектрінде қолдануға мүмкіндік береді.

NDVI бізге өсімдіктер туралы не айта алады?

Нормаланған айырмашылықты терең түсіну өте маңызды Өсімдік индексі Бұл тек өсімдіктің саулығының көрсеткіші ғана және белгілі бір күйдің себептері туралы ешқандай ақпарат бермейді.

Өсімдік индексі далаға болып жатқан жағдайды тікелей көрсетуден гөрі, оны бейнелеудің бір тәсілі болып табылады. Даланы талдауда NDVI-дің үш қолданылуын қарастырайық:

Жаңа маусым басталғанда

Бұл өсімдіктің қысқы төзімділігін және оның қалай тірі қалғанын түсінуге пайдалы.

• Егер оның мәні 0,15-тен төмен болса, осы дала учаскесіндегі барлық өсімдіктердің жойылып қалған болуы ықтимал. Әдетте бұл көрсеткіштер өсімдіксіз жыртылған топыраққа қатысты.
• Төмен көрсеткіштің тағы бір мысалы – 0,15–0,2. Бұл өсімдіктердің ерте фенологиялық кезеңде, жырту сатысынан бұрын қысқа дайындала бастағанын көрсетуі мүмкін.
• 0,2-ден 0,3-ке дейінгі нәтиже қанағаттанарлық. Өсімдіктер, ең ықтимал, қопалаңдау кезеңіне өтіп, вегетативтік күйін қалпына келтірді. 0,3−
• 0,5 – қанағаттанарлық мән. Алайда NDVI көрсеткіштерінің жоғары болуы өсімдіктердің қысты кейінгі фенологиялық кезеңде өткергенін білдіретінін есте ұстау маңызды. Егер спутниктік сурет өсімдік жамылғысы қалыпты күйге оралмаған кезде түсірілген болса, өсімдіктер қалыпты күйге келгеннен кейінгі аймақты талдау маңызды.
• 0,5-тен жоғары көрсеткіш қыстан кейінгі кезеңдегі аномалияны көрсетеді. Осы дала аймағын тексеру ұсынылады.

Қорытындылай келе, егер алынған мәндер қалыптыдан айтарлықтай өзгеше екенін байқасаңыз, тиісті дала бөлігін тексеруіңіз қажет. Белгілі бір аймақта мәндерді қалыптан тыс деп санау үшін олардың қалыптыдан айтарлықтай ауытқуы қажет.

Маусым ортасында

Индексті пайдалану өсімдіктердің қалай дамитынын жақсырақ түсінуге көмектесуі мүмкін. Оқылымдардың жеңіл мен жоғары (0,5–0,85) аралығында орналасқанын елестетіңіз. Бұл аймақтың осы бөлігі қазіргі уақытта елеулі қиындықтарға тап болмайтындығы өте ықтимал.

Егер индексі тиісті деңгейден төмен болып қалса, топырақтағы ылғалдың немесе қоректік заттардың тапшылығы сияқты мәселелер туындауы мүмкін. Алайда, осы нақты аймақ бойынша өз зерттеуіңізді жүргізуіңіз қажет.

Біз жасаймыз Өзгермелі нормамен қолдануға арналған карталар (VRA) Нормаланған айырмашылықты өсімдік индексін пайдалана отырып азотты анықтау. Біз өсімдік индекстері төменнен жоғарыға дейін өзгеретін аймақтарды анықтаймыз.

Одан кейін қажетті тыңайтқыш мөлшерін анықтау әрбір фермердің өз міндеті. Азотты қолданудың ең тиімді әдісі мынадай:

• Аймақтағы өсімдік жамылғысы индексі жоғары болсын. Осы жағдайда тыңайтқыш мөлшерін әдеттегі мөлшердің тиісінше 10 және 30 пайызына дейін азайту қажет.
• Егер өсімдік жамылғысы индексі орташа деңгейде болса, ұсынылатын тыңайтқыш мөлшерін әдеттегі мөлшердің 20–25 пайызына дейін арттыру қажет.
• Егер өсімдік индексі төмен болса, алдымен оның неге олай екенін анықтауыңыз керек.

Алаңды қайта қалпына келтіру үшін ауылшаруашылық өнімділігі, Біз сондай-ақ осы индексті қолданамыз. Осы деректер негізінде калий мен фосфат тыңайтқыштарын өзгермелі мөлшерде қолдануға арналған карталарды дайындаймыз.

Маусым аяқталғанда

NDVI индексі егістердің жинауға дайын екендігін анықтауға арналған пайдалы құрал; индекс неғұрлым төмен болса, ауданның бір бөлігі жинауға дайын кезеңге соғұрлым жақындайды. Бұл жағдайда индекстің 0,25-тен төмен мәні ең қолайлы болар еді.

Бастапқыда бұл – географиялық ақпараттық жүйе (ГАЖ) құралдарын пайдалана отырып, кескін бойынша пиксельден-пиксельге жүргізілетін математикалық есептеу. Өсімдіктің сіңірген және шағылыстырған қызыл мен жақын инфрақызыл сәуле мөлшерінің айырмашылығы негізінде есептеліп, өсімдіктің жалпы денсаулық жағдайын бағалайды.

Нормаланған айырмашылық бойынша өсімдік индексін бүкіл әлем бойынша жерді зерттеу үшін қолдануға болады, бұл оны нақты дала зерттеулері мен ұлттық немесе жаһандық өсімдік мониторингі үшін мінсіз етеді.

NDVI-ді пайдалана отырып, біз егіс алқаптарының жедел талдауын аламыз, бұл ауылшаруашылық мамандарына алқаптардың өндірістік әлеуетін оңтайландыруға, қоршаған ортаға әсерін азайтуға және дәл ауылшаруашылық операцияларын өзгертуге мүмкіндік береді.

Сонымен қатар, оны ауа райы сияқты басқа деректер ағындарымен бірге қарастыру құрғақшылықтардың, аяздардың немесе су тасқындарының қайталанатын үлгілері мен олардың өсімдіктерге әсері туралы қосымша түсінік бере алады.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. NDVI негізінен нені анықтау үшін қолданылады?

Бұл көрсеткіш негізінен белгілі бір аумақтағы өсімдік жамылғысының денсаулығы мен тығыздығын анықтау үшін қолданылады. Ауыл шаруашылығында, орман шаруашылығында және экологияда өсімдіктердің өсуін бақылау, өсімдіктердің стресс деңгейін бағалау, құрғақшылық немесе ауру ошақтарын анықтау және дақылдарды басқару шешімдеріне көмек көрсету үшін кеңінен пайдаланылады.

2. NDVI кескіндерін қалай оқуға болады?

NDVI кескіндерін оқу үшін индекстік мәндерге сәйкес түстер шкаласын түсіндіруге болады. Әдетте сау өсімдіктер жасыл түсте көрінеді, ал аз сау немесе сирек өсімдіктер сары немесе қызыл түсте көрінеді.

Қою реңктер жоғары биомассасы бар аймақтарды көрсетеді, ал ашық реңктер өсімдік қабатының төмен тығыздығын немесе жалаңаш топырақтың бар екенін білдіруі мүмкін.

Талданатын аймақтың контекстін, мысалы, нақты дақыл түрін немесе экологиялық жағдайларды түсіну NDVI суреттерін түсіндіруге және ауыл шаруашылығы тәжірибелері туралы ақпаратқа негізделген шешімдер қабылдауға одан әрі көмектеседі.