Normalizēts diferenciālais veģetācijas indekss (NDVI) atvieglo lauksaimnieku dzīvi

Dalīties

Normalizētais diferenciālais veģetācijas indekss (NDVI) ir bieži izmantots rādītājs, lai kvantitatīvi noteiktu veģetācijas blīvumu un veselību. Tā vērtības svārstās no -1 līdz 1, kur negatīvas vērtības norāda uz ūdeni vai kailu augsni, vērtības, kas ir tuvu nullei, norāda uz retu veģetāciju, bet augstākas vērtības norāda uz blīvāku un veselīgāku veģetāciju.

Kas ir normalizētais diferenciālais veģetācijas indekss (NDVI)?

Tā ir metode, kas aprēķina variāciju starp veģetācijas uztvertās sarkanās gaismas daudzumu un veģetācijas spēcīgi atstaroto tuvās infrasarkanās gaismas daudzumu. Šīs metodes mērķis ir sniegt kvantitatīvu augu valsts stāvokļa analīzi. Nav tādas situācijas, kurā tās vērtība neietilpst spektrā no -1 līdz +1. Tomēr nav skaidras robežas starp daudzajiem zemes seguma veidiem, ko var atrast. Ja skaitļu summa ir mazāka par nulli, ir diezgan iespējams, ka attiecīgā viela ir ūdens. Ja iegūstat NDVI rādītāju, kas ir diezgan tuvu pozitīvam, pastāv liela iespēja, ka tā ir tikai cieši sakrautu zaļu lapu kopa. Tas jo īpaši attiecas uz gadījumiem, kad lapas ir blīvi sakrautas. Zaļām lapām ir lielāka vērtība nekā sarkanajām lapām, tāpēc tas tā ir. Iedomājieties uz brīdi, ka tas ir ļoti tuvu nullei. Šādā situācijā ir maza iespēja, ka tur joprojām ir kādas lapas, un reģions šajā brīdī varētu pat būt urbanizēts. Normalizētais veģetācijas diferenciālās atšķirības indikators ir indekss, ko analītiķi izmanto šādās jomās: attālā izpēte lielāko daļu laika.

Kāpēc normalizētais diferenciālais veģetācijas indekss ir noderīgs?

Ir daudz dažādu veģetācijas indeksu, un lielākā daļa no tiem ir salīdzināmi viens ar otru. Tomēr tieši šis indekss tiek izmantots visbiežāk un visplašāk, un tam ir arī būtiska priekšrocība – augsta attēlu izšķirtspēja, kas iegūti no satelītu dati.Šādos apstākļos NDVI noteikšanai var izmantot kanālus ar desmit metru izšķirtspēju. Atcerieties, ka viens pikselis ir vienāds ar desmit reiz desmit metriem. No otras puses, indeksa izšķirtspēja, kas izmanto papildu gaismas kanālus, proti, sarkano vecumu, var būt divdesmit metri, kur viens pikselis ir vienāds ar divdesmit reiz divdesmit metriem.

Kā tiek aprēķināts NDVI?

To var noteikt, izmantojot šādu vienkāršu matemātisku procedūru, kas neapstrādātu satelīta informāciju pārveido veģetācijas indeksos. Vienādojums rada vienu reprezentatīvu skaitli un integrē informāciju, kas ir pieejama sarkanajā un tuvā infrasarkanā (NIR) joslās. Lai to izdarītu, tas ņem atstarošanos visā sarkanajā spektra joslā un atņem to no atstarošanās visā NIR joslā. Pēc tam rezultāts tiek dalīts ar kopējo NIR un sarkanā viļņu garuma atstarošanos. NDVI novērtējums nekad nebūs lielāks par pozitīvu un mazāks par negatīvu. Turklāt skaitlis no -1 līdz 0 apzīmē mirušu augu un neorganiskus objektus, piemēram, akmeņus, ceļus un ēkas. Vienlaikus tā vērtības dzīviem augiem var mainīties no 0 līdz 1, kur 1 apzīmē veselīgāko augu un 0 - neveselīgāko augu. Katram attēla pikselim ir iespējams piešķirt vienu vērtību neatkarīgi no tā, vai šis pikselis attēlo vienu lapu vai kviešu lauku, kas aptver 500 akrus.

Kā mēs izmantojam normalizēto diferenciālo veģetācijas indeksu?

Pamatoti, to tagad izmanto vairākās dažādās pētniecības jomās. Piemēram, lauksaimniecības jomā to izmanto precīzās lauksaimniecības un biomasas novērtēšanas mērķiem. To izmanto arī mežsaimnieki, lai novērtētu meža resursus, kā arī lapu platības indeksu (LAI). Turklāt NASA uzskata, ka tas ir uzticams sausuma apstākļu esamības rādītājs. Gan proporcionālais NDVI, gan veģetācijas koncentrācija ir zemāka apgabalos, kur ūdens kalpo kā šķērslis veģetācijas izveidošanai. Tas ir tāpēc, ka ūdens neļauj augu saknēm augt dziļāk augsnē. Tas, tostarp cita veida attālā izpēte, realitātē var tikt izmantots ļoti dažādos veidos.

Ko NDVI var pastāstīt par augiem?

Ir svarīgi labi izprast normalizēto starpību. Veģetācijas indekss ir tikai auga veselības stāvokļa rādītājs un nesniedz nekādu informāciju par noteikta stāvokļa cēloņiem. Veģetācijas indekss drīzāk ir izpausme, nevis tiešs lauka apstākļu atspoguļojums. Apskatīsim trīs NDVI pielietojumus lauka analīzē: Kad sākas jauna sezona Tas ir noderīgi, lai izprastu auga ziemcietību un to, kā tam izdevās izdzīvot.

• Ja tā vērtība ir mazāka par 0,15, ir diezgan ticams, ka visi augi šajā lauka daļā ir gājuši bojā. Parasti šie skaitļi attiecas uz apstrādātu augsni bez augiem.
• Vēl viens zema skaitļa piemērs ir 0,15–0,2. Tas varētu liecināt, ka augi sāka gatavoties ziemai agrīnā fenoloģiskajā periodā, pirms augsnes apstrādes stadijas.
• Rezultāts diapazonā no 0,2 līdz 0,3 ir apmierinošs. Augi, visticamāk, ir sasnieguši aršanas stadiju un atguvuši veģetatīvo stāvokli. 0,3−
• 0,5 ir pieņemama vērtība. Tomēr ir svarīgi atcerēties, ka augstāki NDVI rādījumi liecina, ka augi pārziemoja vēlākā fenoloģiskajā stadijā. Pieņemsim, ka satelītattēls tika uzņemts pirms veģetācijas atgriešanās normālā stāvoklī. Tādā gadījumā ir svarīgi analizēt teritoriju pēc tam, kad veģetācija turpināja savu normālo formu.
• Skaitlis, kas lielāks par 0,5, norāda uz anomāliju pēcziemošanas fāzē. Ieteicams pārbaudīt šo lauka zonu.

Rezumējot, ja pamanāt, ka iegūtās vērtības būtiski atšķiras no normas, jums jāpārbauda attiecīgā lauka daļa. Lai vērtības konkrētajā apgabalā tiktu klasificētas kā neparastas, ir nepieciešama liela novirze no normas. Kad sezona ir pusceļā Indeksa izmantošana varētu palīdzēt labāk izprast augu attīstību. Iedomājieties, ka rādījumi ir starp mērenu un augstu (0,5–0,85). Ir ļoti iespējams, ka šajā konkrētajā apgabala daļā pašlaik nav lielu problēmu. Ja indekss saglabājas zemāks nekā tam vajadzētu būt, var būt tādas problēmas kā augsnes ūdens vai barības vielu trūkums. Tomēr jums ir jāveic sava izpēte šajā konkrētajā apgabalā. Mēs ģenerējam mainīgas devas lietošanas (VRA) kartes slāpekļa daudzumu, izmantojot normalizēto diferenciālo veģetācijas indeksu. Mēs identificējam reģionus ar veģetācijas indeksiem, kas svārstās no zema līdz augstam. Pēc tam katram lauksaimniekam ir jānosaka nepieciešamā mēslojuma daudzums. Visefektīvākā slāpekļa lietošanas metode ir šāda:

• Pieņemsim, ka reģiona veģetācijas indekss ir augsts. Tādā gadījumā ieteicamā mēslojuma deva jāsamazina līdz 10 un 30 procentiem no tipiskās devas.
• Ja veģetācijas indekss ir aptuveni vidējs, ieteicamā mēslojuma deva jāpalielina līdz 20–25 procentiem no tipiskās devas.
• Ja veģetācijas indekss ir zems, vispirms jānoskaidro, kāpēc tas tā ir.

Lai rekonstruētu lauku lauksaimniecības raža, mēs arī izmantojam šo indeksu. Ar šiem datiem mēs veidojam kartes, kuras var izmantot kālija un fosfātu mēslošanas līdzekļu mainīgas devas lietošanai. Kad sezona ir beigusies NDVI indekss ir noderīgs rīks, lai noteiktu, vai lauki ir gatavi ražas novākšanai; jo zemāks indekss, jo tuvāk daļa platības tuvojas posmam, kad tā ir gatava ražas novākšanai. Šādā gadījumā ideāla būtu indeksa vērtība, kas zemāka par 0,25. Sākumā tas ir matemātisks aprēķins, kas tiek veikts pikselis pa pikselim uz attēla, izmantojot ĢIS (ģeogrāfiskās informācijas sistēmas) rīkus. Tas tiek aprēķināts, salīdzinot auga absorbētās un atstarotās sarkanās un tuvās infrasarkanās gaismas daudzumu, un tas mēra auga vispārējo veselības stāvokli. Normalizēto diferenciālo veģetācijas indeksu var izmantot, lai pētītu zemi visā pasaulē, padarot to ideāli piemērotu mērķtiecīgiem lauka pētījumiem un valsts vai globālai veģetācijas uzraudzībai. Izmantojot NDVI, mēs varam iegūt tūlītēju lauku analīzi, ļaujot lauksaimniekiem optimizēt platību ražošanas potenciālu, ierobežot to ietekmi uz vidi un modificēt savas precīzās lauksaimniecības darbības. Turklāt, analizējot to kopā ar citām datu plūsmām, piemēram, par laikapstākļiem, varētu sniegt dziļāku ieskatu atkārtotos sausuma, salu vai plūdu modeļos un to ietekmē veģetāciju.

---

Biežāk uzdotie jautājumi

---

1. Ko galvenokārt nosaka ar NDVI? To galvenokārt izmanto, lai noteiktu veģetācijas veselību un blīvumu noteiktā apgabalā. Šo indeksu plaši izmanto lauksaimniecībā, mežsaimniecībā un ekoloģijā, lai uzraudzītu veģetācijas augšanu, novērtētu augu stresa līmeni, identificētu sausuma vai slimību skartās zonas un palīdzētu pieņemt lēmumus par kultūraugu apsaimniekošanu. 2. Kā lasīt NDVI attēlus? Lai lasītu NDVI attēlus, var interpretēt ar indeksa vērtībām saistīto krāsu skalu. Parasti veselīga veģetācija izskatās zaļa, savukārt mazāk veselīga vai reta veģetācija izskatās dzeltena vai sarkana. Tumšāki toņi var norādīt uz apgabaliem ar augstu biomasu, savukārt gaišāki toņi var liecināt par zemāku veģetācijas blīvumu vai kailas augsnes klātbūtni. Izpratne par analizējamās teritorijas kontekstu, piemēram, konkrēto kultūraugu veidu vai vides apstākļiem, var vēl vairāk palīdzēt interpretēt NDVI attēlus un pieņemt pamatotus lēmumus par lauksaimniecības praksi. NDVI