Какой вегетационный индекс лучше использовать в точном земледелии?

Существует несколько широко используемых индексов растительности, включая нормализованный разностный индекс растительности (NDVI), индекс растительности с широким динамическим диапазоном (WDRVI) и индекс зеленого хлорофилла (GCI).

• Какой индекс растительности отражает больше деталей?
• Какой индекс растительности лучше отражает изменчивость?
• Является ли NDVI лучшим в семействе мультиспектральных индексов растительности?

Эти вопросы известны и возникают очень часто. Давайте разберемся.

Что такое индекс растительности?

Индекс растительности — это числовой показатель, который количественно оценивает количество и состояние растительности на определенной территории на основе данных дистанционного зондирования.

Индексы растительности рассчитываются путем объединения различных спектральных диапазонов спутниковых снимков или аэрофотосъемки, которые отражают количество энергии, поглощаемой и отражаемой растениями в видимой и ближней инфракрасной областях электромагнитного спектра.

Эти индексы могут предоставлять информацию о состоянии, плотности и продуктивности растительности, что полезно для широкого круга применений, включая сельское хозяйство, лесное хозяйство, землепользование и мониторинг климата.

Что такое нормализованный разностный индекс растительности?НДВИ)?

NDVI (Нормализованный разностный индекс растительности) является наиболее известным и широко используемым в отраслях, связанных с биомассой и дистанционным зондированием.

Насыщенность NDVI влияет на точность различения растительности в пики биомассы. Еще одна проблема с NDVI — это влияние почвенного шума на ранних стадиях развития сельскохозяйственных культур.

Он рассчитывается с использованием спутниковых или аэрофотосъемочных данных дистанционного зондирования на основе разницы в отражательной способности двух спектральных диапазонов: ближнего инфракрасного (ИК) и красного диапазонов.

Формула NDVI выглядит следующим образом: NDVI = (NIR-Red) / (NIR+Red).

Где NIR — коэффициент отражения в ближнем инфракрасном диапазоне, а Red — коэффициент отражения в красном диапазоне.

Полученное значение NDVI варьируется от -1 до +1, при этом более высокие значения указывают на более высокую плотность растительности. Значение, равное нулю, означает отсутствие растительности, а отрицательные значения указывают на водоемы или другие поверхности, не покрытые растительностью.

Значения NDVI, близкие к +1, указывают на густую и здоровую растительность, тогда как значения, близкие к нулю, указывают на редкую растительность или участки со значительным стрессом или повреждениями.

Он широко используется в сельском хозяйстве и экологии для мониторинга роста растительности, оценки урожайности сельскохозяйственных культур, а также оценки состояния и продуктивности лесов и других экосистем.

Его также можно использовать для обнаружения и мониторинга засухи, эрозии почвы и других факторов окружающей среды, влияющих на растительный покров.

Например, он рассчитывается путем вычитания коэффициента отражения в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне из коэффициента отражения в красном диапазоне и деления результата на сумму этих двух значений. Полученное значение варьируется от -1 до +1, причем более высокие значения указывают на более высокую плотность растительности.

Кроме того, идея WDRVI (Широкодиапазонный индекс растительности) Он был создан для решения проблем насыщенности NDVI. Это было достигнуто путем расширения диапазона возможных значений WDRVI за счет введения математического коэффициента (α).

Формула NDVI (нормализованный разностный индекс растительности) была преобразована в WDRVI = (α∗NIR-Red) / (α∗NIR+Red).

Зоны, построенные на основе WDRVI, лучше по сравнению с зонами, построенными на основе NDVI. Тем не менее, они все еще не идеальны из-за слишком высокой биомассы. 

GCI (индекс зеленого хлорофилла) Этот метод используется для оценки содержания хлорофилла в листьях растений на основе ближнего инфракрасного и зеленого диапазонов. В целом, значение хлорофилла напрямую отражает состояние растительности.

Формула GCI выглядит следующим образом: GCI = NIR / Green – 1.

Зоны, построенные на основе GCI, лучше выделяют участки с высокой биомассой по сравнению с NDVI и WDRVI. Эти данные помогают более точно и эффективно управлять полями.

Индекс красного хлорофилла (RCI) Включает в себя ту же базу знаний о содержании хлорофилла, что и GCI, и отражает ее посредством красного мультиспектрального диапазона.

Формула RCI выглядит следующим образом: RCI = NIR / Red – 1.

Зоны, определенные на основе RCI, соответствуют зонам GCI.

Продолжайте отслеживать состояние своих полей и используйте подходящий индекс растительности в нужный момент сезона. В GeoPard уже сейчас доступен большой набор индексов растительности.