Który wskaźnik roślinności lepiej wykorzystać w rolnictwie precyzyjnym?

Istnieje kilka powszechnie stosowanych wskaźników roślinności, w tym Wskaźnik Roślinności Znormalizowanej Różnicy (NDVI), Wskaźnik Roślinności Szerokiego Zakresu Dynamicznego (WDRVI) i Wskaźnik Zielonego Chlorofilu (GCI).

• Który wskaźnik roślinności odzwierciedla więcej szczegółów?
• Który wskaźnik roślinności lepiej obrazuje zmienność?
• Czy NDVI jest najlepszym wskaźnikiem w rodzinie wielospektralnych wskaźników roślinności?

Pytania są znane i pojawiają się bardzo często. Przyjrzyjmy się temu bliżej.

Czym jest wskaźnik roślinności?

Wskaźnik roślinności to wartość liczbowa, która określa ilość i stan roślinności na określonym obszarze w oparciu o dane teledetekcyjne.

Wskaźniki roślinności oblicza się poprzez połączenie różnych pasm widmowych z obrazów satelitarnych lub fotografii lotniczych, które odzwierciedlają ilość energii pochłanianej i odbijanej przez rośliny w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni widma elektromagnetycznego.

Indeksy te mogą dostarczyć informacji o kondycji, zagęszczeniu i produktywności roślinności, co jest przydatne w wielu zastosowaniach, m.in. w rolnictwie, leśnictwie, zarządzaniu gruntami i monitorowaniu klimatu.

Czym jest znormalizowany wskaźnik różnicowy roślinności (NDVI)?

NDVI (znormalizowany wskaźnik roślinności różnicowej) jest najbardziej znaną i szeroko stosowaną metodą w przemyśle związanym z biomasą i teledetekcją.

Nasycenie NDVI wpływa na dokładne rozróżnianie roślinności w szczytach biomasy. Innym problemem związanym z NDVI jest wpływ szumu glebowego na wczesne fazy rozwoju roślin.

Oblicza się go przy użyciu danych teledetekcyjnych satelitarnych lub lotniczych, w oparciu o różnicę współczynnika odbicia dwóch pasm widmowych: bliskiej podczerwieni (NIR) i pasma czerwonego.

Wzór NDVI jest następujący: NDVI = (NIR-czerwony) / (NIR+czerwony).

Gdzie NIR to odbicie w paśmie bliskiej podczerwieni, a Red to odbicie w paśmie czerwonym.

Wynikowa wartość NDVI mieści się w zakresie od -1 do +1, przy czym wyższe wartości oznaczają większe zagęszczenie roślinności. Wartość zerowa oznacza brak roślinności, a wartości ujemne – zbiorniki wodne lub inne powierzchnie bez roślinności.

Wartości NDVI bliskie +1 wskazują na gęstą i zdrową roślinność, natomiast wartości bliższe zeru wskazują na rzadką roślinność lub obszary narażone na znaczny stres lub uszkodzenia.

Jest powszechnie stosowany w rolnictwie i ekologii do monitorowania wzrostu roślinności, szacowania plonów oraz oceny kondycji i produktywności lasów i innych ekosystemów.

Można go również używać do wykrywania i monitorowania suszy, erozji gleby i innych czynników środowiskowych, które mają wpływ na pokrywę roślinną.

Na przykład, oblicza się go poprzez odjęcie współczynnika odbicia w paśmie bliskiej podczerwieni (NIR) od współczynnika odbicia w paśmie czerwonym i podzielenie wyniku przez sumę obu wartości. Wynikowa wartość mieści się w zakresie od -1 do +1, przy czym wyższe wartości oznaczają wyższy poziom roślinności.

Ponadto pomysł WDRVI (Wskaźnik roślinności o szerokim zakresie dynamiki) Został stworzony w celu rozwiązania problemu nasycenia NDVI. Osiągnięto to poprzez rozszerzenie zakresu możliwych wartości WDRVI poprzez wprowadzenie współczynnika matematycznego (α).

Wzór NDVI (znormalizowany wskaźnik różnicy roślinności) przekształcono na WDRVI = (α∗NIR-czerwony) / (α∗NIR+czerwony).

Strefy zbudowane w oparciu o WDRVI są lepsze w porównaniu ze strefami NDVI. Niemniej jednak nadal nie są idealne ze względu na zbyt wysoką biomasę. 

GCI (wskaźnik zielonego chlorofilu) służy do szacowania zawartości chlorofilu w liściach roślin na podstawie pasm bliskiej podczerwieni i zieleni. Ogólnie rzecz biorąc, zawartość chlorofilu bezpośrednio odzwierciedla roślinność.

Wzór GCI wygląda następująco: GCI = NIR / Zielony – 1.

Strefy zbudowane w oparciu o GCI lepiej rozróżniają miejsca o wysokiej biomasie w porównaniu z NDVI i WDRVI. Szczegółowe dane pomagają w dokładniejszym i efektywniejszym zarządzaniu polem.

RCI (wskaźnik czerwonego chlorofilu) zawiera tę samą bazę wiedzy o zawartości chlorofilu co GCI i odzwierciedla ją za pomocą czerwonego pasma multispektralnego.

Wzór RCI wygląda następująco: RCI = NIR / Red – 1.

Strefy oparte na RCI są tak samo dokładne jak strefy GCI.

Śledź swoje pola i korzystaj z odpowiedniego indeksu roślinności we właściwym momencie sezonu. W GeoPard dostępna jest już teraz szeroka gama indeksów roślinności.