Индекс вегетации (NDVI) облегчает жизнь фермера

Индекс нормализованной разницы растительности (NDVI) - это широко используемая метрика для количественной оценки плотности и состояния растительности. Его значения варьируются от -1 до 1, при этом отрицательные значения указывают на воду или голую почву, значения, близкие к нулю, - на редкую растительность, а более высокие значения - на более густую и здоровую растительность.

Что такое нормализованный разностный индекс растительности (NDVI)?

Это метод, который рассчитывает изменение между количеством красного света, получаемого растительностью, и количеством ближнего инфракрасного света, который интенсивно отражается растительностью.

Цель этого метода - дать количественный анализ состояния растительного покрова. Не существует ситуации, в которой его значение выходило бы за пределы спектра от -1 до +1. Однако нет четкого разграничения между многими типами растительного покрова, которые могут быть обнаружены.

Если сумма цифр окажется меньше нуля, вполне вероятно, что речь идет о воде. Если вы получили показатель NDVI, близкий к положительному, велика вероятность, что это просто куча плотно упакованных зеленых листьев. Это особенно верно, если листья плотно упакованы друг с другом.

Зеленые листья имеют большее значение, чем красные, поэтому так и происходит. Представьте себе на мгновение, что значение it очень близко к тому, чтобы быть равным 0.

В такой ситуации вряд ли есть хоть один шанс на то, что там сохранились хоть какие-то листья, а регион к этому моменту может быть даже урбанизирован. Нормализованный показатель разницы растительности - это индекс, который используется аналитиками в области дистанционное зондирование большую часть времени.

Почему полезен нормализованный индекс растительности?

Существует множество различных вегетационных индексов, и подавляющее большинство из них сопоставимы друг с другом. Однако именно этот индекс используется наиболее часто и широко, а также обладает существенным преимуществом - высоким разрешением снимков, которые получаются на основе спутниковые данные.

В таких условиях для определения NDVI можно использовать каналы с разрешением десять метров. Помните, что один пиксель равен десять на десять метров. С другой стороны, разрешение индекса, использующего каналы дополнительного света, а именно красного возраста, может составлять двадцать метров, где один пиксель равен двадцати на двадцать метров.

Как рассчитывается NDVI?

Его можно определить, используя следующую простую математическую процедуру, которая преобразует необработанную спутниковую информацию в индексы растительности.

Уравнение создает единое число, которое является репрезентативным и объединяет информацию, доступную в красном и ближнем инфракрасном диапазонах.

Для этого берется отражательная способность в красном спектральном диапазоне и вычитается из отражательной способности в БИК-диапазоне. После этого полученный результат делится на суммарное отражение в БИК и красной полосе.

Оценка NDVI никогда не будет больше положительной и меньше отрицательной. Кроме того, число от -1 до 0 обозначает погибшее растение и неорганические объекты, такие как камни, дороги и здания.

В то же время его значения для живых растений могут варьироваться от 0 до 1, причем 1 означает самое здоровое растение, а 0 - самое нездоровое. Можно присвоить единое значение каждому пикселю на картинке, независимо от того, изображен ли на ней один лист или пшеничное поле площадью 500 акров.

Как использовать нормализованный индекс различий растительности?

Вполне оправданно, что в настоящее время он используется в различных областях исследований. Например, он используется в сельском хозяйстве для целей точного земледелия и оценки биомассы. Кроме того, он используется лесоводами для оценки лесных ресурсов, а также индекса площади листьев (LAI).

Кроме того, NASA считает его надежным показателем наличия засухи. Пропорциональный показатель NDVI и концентрация растительности ниже в тех районах, где вода служит барьером для появления растительности.

Это происходит потому, что вода мешает корням растений расти вглубь почвы. Она, в том числе и другие виды дистанционное зондирование, В реальности его можно использовать самыми разными способами.

Что NDVI может рассказать нам о растениях?

Необходимо иметь четкое представление о том, что нормализованная разница Индекс растительности является лишь показателем здоровья растения и не дает никакой информации о причинах того или иного состояния.

Вегетационный индекс - это скорее выражение, чем прямое отражение того, что происходит на поле. Давайте рассмотрим три варианта применения NDVI для полевого анализа:

Когда начинается новый сезон

Это полезно для понимания зимостойкости растения и того, как ему удалось выжить.

• Если его значение меньше 0,15, то, скорее всего, все растения на этом участке поля погибли. Обычно эти цифры относятся к обработанной почве без растений.
• Другой пример низкого числа - 0,15-0,2. Это может говорить о том, что растения начали готовиться к зиме в ранний фенологический период, до начала обработки почвы.
• Результат в диапазоне от 0,2 до 0,3 является удовлетворительным. Скорее всего, растения перешли в стадию окультуривания и восстановили вегетативное состояние. 0,3-
• 0,5 - достойное значение. Однако важно помнить, что более высокие показатели NDVI говорят о том, что растения перезимовали на более поздней фенологической стадии. Предположим, что спутниковый снимок был сделан до того, как растительность вернулась к своему нормальному состоянию. В этом случае важно проанализировать участок после того, как растительность продолжила свое нормальное состояние.
• Число, превышающее 0,5, указывает на аномалию в период после зимовки. Рекомендуется проверить эту полевую зону.

Напомним, что если вы заметили, что полученные значения значительно отличаются от нормы, необходимо провести обследование соответствующей части поля. Для того чтобы значения на данном участке были признаны аномальными, требуется значительное отклонение от нормы.

Когда сезон в самом разгаре

Использование этого индекса может помочь лучше понять, как развиваются растения. Представьте, что показатели находятся в диапазоне от умеренного до высокого (0,5-0,85). Вполне вероятно, что в настоящее время эта часть территории не сталкивается с какими-либо серьезными проблемами.

Если индекс остается ниже, чем должен быть, это может быть связано с недостатком воды или питательных веществ в почве. Однако вам необходимо провести собственное расследование в этой области.

Мы генерируем карты для применения переменной ставки (VRA) азота с помощью индекса нормализованной разницы растительности. Мы выделяем регионы с индексами растительности от низкого до высокого.

После этого фермер сам определяет количество необходимых удобрений. Наиболее эффективным методом внесения азота является следующий:

• Предположим, что индекс вегетации для данного региона высок. В этом случае рекомендуемая доза удобрений должна быть снижена до 10 и 30 процентов от обычной нормы.
• Если индекс вегетации находится на среднем уровне, рекомендуемую дозу удобрений следует увеличить до 20-25 процентов от обычного количества.
• Если индекс вегетации низкий, сначала нужно выяснить, почему он такой.

Чтобы восстановить поле урожайность, Мы также используем этот индекс. На основе этих данных мы составляем карты, которые могут быть использованы для переменного внесения калийных и фосфорных удобрений.

Когда сезон закончится

Индекс NDVI - полезный инструмент для определения готовности полей к уборке урожая; чем ниже индекс, тем больше участок приближается к стадии, когда он готов к уборке. В данном сценарии идеальным было бы значение индекса ниже 0,25.

Начнем с того, что это математический расчет, выполняемый попиксельно на изображении с помощью инструментов ГИС (географической информационной системы). Вычисляется по контрасту количества красного и ближнего инфракрасного света, поглощенного и отраженного растением, и измеряет общее состояние здоровья растения.

Индекс нормализованной разности растительности можно использовать для изучения земель по всему земному шару, что делает его идеальным для целенаправленных полевых исследований и национального или глобального мониторинга растительности.

Используя NDVI, мы можем получить мгновенный анализ полей, что позволит аграриям оптимизировать производственный потенциал участков, ограничить их влияние на окружающую среду и изменить точные сельскохозяйственные операции.

Более того, изучение его в сочетании с другими потоками данных, например, о погоде, может дать дополнительные сведения о повторяющихся засухах, заморозках или наводнениях и о том, как они влияют на растительность.

Часто задаваемые вопросы

1. Для чего в основном используется NDVI?

В первую очередь он используется для определения состояния и плотности растительности на определенной территории. Этот индекс широко используется в сельском и лесном хозяйстве, а также в экологии для мониторинга роста растительности, оценки уровня стресса растений, выявления зон засухи или болезней, а также для принятия решений по управлению посевами.

2. Как читать снимки NDVI?

Для чтения снимков NDVI можно интерпретировать цветовую шкалу, связанную со значениями индекса. Как правило, здоровая растительность выглядит зеленой, а менее здоровая или редкая - желтой или красной.

Более темные оттенки могут указывать на участки с высокой биомассой, а более светлые - на низкую плотность растительности или наличие голой почвы.

Понимание контекста анализируемой территории, например, конкретного типа культур или условий окружающей среды, может оказать дополнительную помощь в интерпретации снимков NDVI и принятии обоснованных решений в отношении сельскохозяйственной практики.