Normalizovaný diferenčný vegetačný index (NDVI) uľahčuje život farmárom

Normalizovaný rozdielový vegetačný index (NDVI) je bežne používaná metrika na kvantifikáciu hustoty a zdravia vegetácie. Jeho hodnoty sa pohybujú od -1 do 1, pričom záporné hodnoty znamenajú vodu alebo holú pôdu, hodnoty blízke nule znamenajú riedku vegetáciu a vyššie hodnoty znamenajú hustejšiu a zdravšiu vegetáciu.

Čo je normalizovaný rozdielový vegetačný index (NDVI)?

Ide o metódu, ktorá vypočítava rozdiely medzi množstvom červeného svetla prijatého vegetáciou a množstvom blízkeho infračerveného svetla, ktoré je intenzívne odrážané vegetáciou.

Cieľom tejto metódy je poskytnúť kvantitatívnu analýzu stavu rastlín. Neexistuje žiadna situácia, v ktorej by jej hodnota nespadala do spektra od -1 do +1. Neexistuje však jasné vymedzenie medzi mnohými typmi pôdneho krytu, ktoré sa môžu vyskytovať.

Ak súčet čísel vyjde menší ako nula, je dosť pravdepodobné, že daná látka je voda. Ak získate výsledok NDVI, ktorý je pomerne blízko kladnej hodnote, je veľká pravdepodobnosť, že ide len o zhluk pevne zabalených zelených listov. Platí to najmä vtedy, ak sú listy husto nabalené na seba.

Zelené listy majú väčšiu hodnotu ako červené, preto je to tak. Na chvíľu si predstavte, že je veľmi blízko k hodnote 0.

V takejto situácii je sotva pravdepodobné, že tam ešte nejaké lístie zostane, a región už môže byť dokonca urbanizovaný. Normalizovaný rozdielový indikátor vegetácie je index, ktorý používajú analytici v oblasti diaľkové prieskumy väčšinu času.

Prečo je normovaný rozdielový vegetačný index užitočný?

Existuje veľa rôznych vegetačných indexov a veľká väčšina z nich je navzájom porovnateľná. Je to však ten, ktorý sa používa najčastejšie a najrozšírenejšie, a má aj zásadnú výhodu, ktorou je vysoké rozlíšenie snímok, ktoré sú odvodené od satelitné údaje.

Za takýchto okolností sa na určenie NDVI môžu použiť kanály s rozlíšením desať metrov. Nezabudnite, že jeden pixel sa rovná desiatim krát desiatim metrom. Na druhej strane rozlíšenie indexu, ktorý využíva ďalšie svetelné kanály, konkrétne červený vek, môže byť dvadsať metrov, pričom jeden pixel sa rovná dvadsať krát dvadsať metrov.

Ako sa vypočíta NDVI?

Možno ho určiť pomocou nasledujúceho jednoduchého matematického postupu, ktorý prevádza nespracované satelitné informácie na vegetačné indexy.

Rovnica vytvára jedno reprezentatívne číslo, ktoré integruje informácie dostupné v červenom a NIR (blízkom infračervenom) pásme.

Na tento účel sa vezme odrazivosť v červenom spektrálnom pásme a odpočíta sa od odrazivosti v NIR pásme. Potom sa výsledok vydelí celkovou odrazivosťou v NIR a červenom pásme.

Hodnotenie NDVI nebude nikdy viac ako kladné a menej ako záporné. Okrem toho číslo medzi -1 a 0 označuje odumretú rastlinu a anorganické predmety, ako sú kamene, cesty a budovy.

Zároveň sa jeho hodnoty pre živé rastliny môžu pohybovať od 0 do 1, pričom 1 predstavuje najzdravšiu rastlinu a 0 najnezdravšiu rastlinu. Každému pixelu na obrázku je možné priradiť jednu hodnotu, či už tento pixel predstavuje jeden list alebo pšeničné pole s rozlohou 500 hektárov.

Ako používame normalizovaný rozdielový vegetačný index?

V súčasnosti sa oprávnene využíva v mnohých rôznych oblastiach výskumu. Využíva sa napríklad v oblasti poľnohospodárstva na účely presného poľnohospodárstva a hodnotenia biomasy. Využívajú ho aj lesníci na hodnotenie lesných zdrojov, ako aj indexu listovej plochy (LAI).

NASA ho navyše považuje za spoľahlivý ukazovateľ existencie sucha. Pomerná hodnota NDVI a koncentrácia vegetácie sú nižšie v oblastiach, kde voda slúži ako prekážka pre vznik vegetácie.

Dôvodom je, že voda bráni koreňom rastlín rásť hlbšie do pôdy. To, vrátane iných druhov diaľkové prieskumy, sa dá v skutočnosti využiť rôznymi spôsobmi.

Čo nám môže NDVI povedať o rastlinách?

Je dôležité, aby ste dobre pochopili, že normalizovaný rozdiel Index vegetácie je len údajom o zdravotnom stave rastliny a neposkytuje žiadne informácie o príčinách určitého stavu.

Vegetačný index je skôr vyjadrením ako priamym odrazom toho, čo sa deje na poli. Pozrime sa na tri aplikácie NDVI na analýzu terénu:

Keď sa začína nová sezóna

Je prínosom pre pochopenie zimnej odolnosti rastliny a spôsobu, akým sa jej podarilo prežiť.

• Ak je jeho hodnota menšia ako 0,15, je pravdepodobné, že všetky rastliny v tejto časti poľa zahynuli. Zvyčajne sa tieto čísla vzťahujú na obrábanú pôdu bez akýchkoľvek rastlín.
• Ďalším príkladom nízkeho čísla je 0,15-0,2. Môže to naznačovať, že rastliny sa začali pripravovať na zimu počas skorého fenologického obdobia, pred fázou kyprenia.
• Výsledok v rozsahu 0,2 až 0,3 je uspokojivý. Rastliny s najväčšou pravdepodobnosťou pokročili do fázy kyprenia a obnovili svoj vegetatívny stav.0,3-
• 0,5 je slušná hodnota. Je však dôležité si uvedomiť, že vyššie hodnoty NDVI naznačujú, že rastliny prezimovali v neskoršom fenologickom štádiu. Predpokladajme, že satelitná snímka bola zachytená pred obnovením normálneho stavu vegetácie. V takom prípade je dôležitá analýza plochy po tom, ako vegetácia pokračovala vo svojej normálnej forme.
• Číslo väčšie ako 0,5 znamená anomáliu počas fázy po prezimovaní. Odporúča sa skontrolovať túto poľnú zónu.

Ak si všimnete, že získané hodnoty sa výrazne líšia od normy, musíte vykonať kontrolu príslušnej časti poľa. Veľká odchýlka od normy je potrebná na to, aby sa hodnoty v danej oblasti kategorizovali ako abnormálne.

Keď je sezóna v polovici

Využitie indexu môže byť užitočné pri lepšom pochopení vývoja rastlín. Predstavte si, že hodnoty sa pohybujú medzi miernymi a vysokými (0,5-0,85). Je veľmi pravdepodobné, že táto konkrétna časť oblasti v súčasnosti nečelí žiadnym väčším problémom.

Ak je index nižší, ako by mal byť, môže ísť o problémy, ako je nedostatok vody v pôde alebo živín. Túto konkrétnu oblasť však musíte preskúmať sami.

Generujeme mapy pre aplikáciu s premenlivou sadzbou (VRA) dusíka pomocou normalizovaného diferenčného vegetačného indexu. Identifikujeme regióny s vegetačnými indexmi od nízkych po vysoké.

Potom je na každom poľnohospodárovi, aby určil množstvo potrebného hnojiva. Nasledujúci postup je najúčinnejší pri aplikácii dusíka:

• Predpokladajme, že vegetačný index pre danú oblasť je vysoký. V takom prípade by sa odporúčaná dávka hnojiva mala znížiť na 10 aţ 30 % typickej dávky.
• Ak je vegetačný index približne priemerný, odporúčaná dávka hnojiva by sa mala zvýšiť na 20 až 25 % bežného množstva.
• Ak je index vegetácie nízky, musíte najprv zistiť, prečo je taký.

Rekonštrukcia poľa poľnohospodársky výnos, používame aj tento index. Na základe týchto údajov vytvárame mapy, ktoré sa môžu použiť pri variabilnej dávke aplikácie draselných a fosforečných hnojív.

Po skončení sezóny

Index NDVI je užitočným nástrojom na určenie, či sú polia pripravené na zber úrody; čím je index nižší, tým viac sa časť plochy blíži k štádiu, keď je pripravená na zber úrody. V tomto prípade by bola ideálna hodnota indexu nižšia ako 0,25.

Na začiatku ide o matematický výpočet, ktorý sa vykonáva pixel po pixeli na obrázku s využitím nástrojov GIS (geografického informačného systému). Vypočíta sa na základe porovnania množstva červeného a blízkeho infračerveného svetla absorbovaného a odrazeného rastlinou a meria celkový zdravotný stav rastliny.

Normalizovaný rozdielový vegetačný index možno použiť na štúdium krajiny na celom svete, takže je ideálny na cielené terénne štúdie a národné alebo globálne monitorovanie vegetácie.

Pomocou NDVI môžeme získať okamžitú analýzu polí, ktorá umožní poľnohospodárom optimalizovať produkčný potenciál plôch, obmedziť ich vplyv na životné prostredie a upraviť ich presné poľnohospodárske operácie.

Okrem toho by ich skúmanie v spojení s ďalšími dátovými tokmi, ako sú údaje o počasí, mohlo poskytnúť ďalšie informácie o opakujúcich sa vzoroch sucha, mrazov alebo povodní a o tom, ako ovplyvňujú vegetáciu.

Často kladené otázky

1. Čo sa primárne používa na určenie NDVI?

Používa sa predovšetkým na určenie zdravotného stavu a hustoty vegetácie v danej oblasti. Tento index sa široko používa v poľnohospodárstve, lesníctve a ekológii na monitorovanie rastu vegetácie, hodnotenie úrovne stresu rastlín, identifikáciu oblastí sucha alebo chorôb a na pomoc pri rozhodovaní o riadení plodín.

2. Ako čítať snímky NDVI?

Ak chcete čítať snímky NDVI, môžete interpretovať farebnú škálu spojenú s hodnotami indexu. Zvyčajne sa zdravá vegetácia zobrazuje zelenou farbou, zatiaľ čo menej zdravá alebo riedka vegetácia sa zobrazuje žltou alebo červenou farbou.

Tmavšie odtiene môžu naznačovať oblasti s vysokým obsahom biomasy, zatiaľ čo svetlejšie odtiene môžu naznačovať nižšiu hustotu vegetácie alebo prítomnosť holej pôdy.

Pri interpretácii snímok NDVI a prijímaní informovaných rozhodnutí o poľnohospodárskych postupoch môže ďalej pomôcť pochopenie kontextu analyzovanej oblasti, napríklad konkrétneho typu plodiny alebo environmentálnych podmienok.