Normalizirani indeks razlike v vegetaciji (NDVI) olajša življenje kmetov

Normalizirani diferenčni vegetacijski indeks (NDVI) je pogosto uporabljena metrika za količinsko opredelitev gostote in zdravja vegetacije. Njegove vrednosti so od -1 do 1, pri čemer negativne vrednosti kažejo na vodo ali gola tla, vrednosti blizu ničle na redko vegetacijo, višje vrednosti pa na gostejšo in bolj zdravo vegetacijo.

Kaj je normalizirani indeks razlike vegetacije (NDVI)?

To je metoda, ki izračunava razlike med količino rdeče svetlobe, ki jo sprejme vegetacija, in količino bližnje infrardeče svetlobe, ki jo vegetacija močno odbija.

Cilj te metode je zagotoviti kvantitativno analizo stanja rastlin. Ni situacije, v kateri bi njegova vrednost padla izven spektra od -1 do +1. Vendar pa ni jasne razmejitve med številnimi vrstami pokrovnosti tal, ki jih lahko najdemo.

Če je vsota številk manjša od nič, je zelo verjetno, da je zadevna snov voda. Če dobite rezultat NDVI, ki je precej blizu pozitivni enoti, obstaja velika verjetnost, da gre le za kopico tesno zapakiranih zelenih listov. To še posebej velja, če so listi gosto zloženi drug ob drugem.

Zeleni listi imajo večjo vrednost kot rdeči, zato je tako. Za trenutek si predstavljajte, da je zelo blizu vrednosti 0.

V takšnih razmerah je le malo možnosti, da bi bilo na tem območju še kakšno listje, in regija je morda že celo urbanizirana. Normalizirani indikator razlike vegetacije je indeks, ki ga uporabljajo analitiki na področju daljinsko zaznavanje večino časa.

Zakaj je uporaben normalizirani indeks razlike vegetacije?

Obstaja veliko različnih vegetacijskih indeksov in velika večina jih je med seboj primerljivih. Kljub temu se najpogosteje in najširše uporablja prav ta, ki ima tudi bistveno prednost, to je visoka ločljivost slik, ki so pridobljene na podlagi satelitski podatki.

V takšnih okoliščinah se za določitev NDVI lahko uporabijo kanali z ločljivostjo deset metrov. Ne pozabite, da je en piksel enak desetim krat desetim metrom. Po drugi strani pa je lahko ločljivost indeksa, ki uporablja dodatne svetlobne kanale, in sicer rdečo starost, dvajset metrov, pri čemer je en piksel enak dvajset krat dvajset metrov.

Kako se izračuna NDVI?

Določimo ga lahko z naslednjim enostavnim matematičnim postopkom, ki surove satelitske podatke pretvori v vegetacijske indekse.

Enačba ustvari eno samo število, ki je reprezentativno in združuje informacije, ki so dostopne v rdečem in bližnjem infrardečem pasu.

Pri tem vzame odbojnost v rdečem spektralnem pasu in jo odšteje od odbojnosti v pasu NIR. Nato se rezultat deli s skupno odbojnostjo NIR in rdečih valovnih dolžin.

Ocena NDVI ne bo nikoli večja od pozitivne in manjša od negativne. Poleg tega številka med -1 in 0 pomeni odmrlo rastlino in anorganske predmete, kot so kamni, ceste in stavbe.

Hkrati lahko njegove vrednosti za žive rastline variirajo od 0 do 1, pri čemer 1 pomeni najbolj zdravo rastlino, 0 pa najbolj nezdravo rastlino. Vsakemu pikslu na sliki je mogoče dodeliti eno samo vrednost, ne glede na to, ali ta piksel predstavlja en sam list ali pšenično polje, ki se razteza na 500 hektarjih.

Kako uporabljamo normalizirani indeks razlike vegetacije?

Upravičeno se zdaj uporablja na številnih različnih raziskovalnih področjih. Na primer, na področju kmetijstva se uporablja za namene natančnega kmetovanja in ocenjevanja biomase. Prav tako ga uporabljajo gozdarji za ocenjevanje gozdnih virov in indeksa listne površine (LAI).

Poleg tega NASA meni, da je zanesljiv pokazatelj suše. Sorazmerni NDVI in koncentracija vegetacije sta nižja na območjih, kjer voda ovira rast vegetacije.

Voda namreč preprečuje koreninam rastlin, da bi se poglabljale v tla. To, vključno z drugimi vrstami daljinsko zaznavanje, je v resnici mogoče uporabiti na veliko različnih načinov.

Kaj nam lahko NDVI pove o rastlinah?

Bistveno je, da dobro razumemo, da je normirana razlika Indeks vegetacije je le pokazatelj zdravja rastline in ne daje informacij o vzrokih za določeno stanje.

Vegetacijski indeks je bolj izraz kot neposreden odraz dogajanja na polju. Oglejmo si tri primere uporabe indeksa NDVI za analizo na terenu:

Ko se začne nova sezona

To je koristno za razumevanje zimske odpornosti rastline in kako ji je uspelo preživeti.

• Če je njegova vrednost manjša od 0,15, je precej verjetno, da so vse rastline v tem delu polja propadle. Običajno se te številke nanašajo na obdelana tla brez rastlin.
• Drug primer nizkega števila je 0,15-0,2. To bi lahko pomenilo, da so se rastline začele pripravljati na zimo v zgodnjem fenološkem obdobju, pred fazo obdelave tal.
• Rezultat v razponu od 0,2 do 0,3 je zadovoljiv. Rastline so najverjetneje napredovale do faze obdelave tal in ponovno vzpostavile vegetativno stanje.0,3-
• 0,5 je spodobna vrednost. Vendar je treba upoštevati, da višje vrednosti NDVI kažejo, da so rastline prezimovale v poznejši fenološki fazi. Predpostavimo, da je bila satelitska slika posneta, preden se je vegetacija vrnila v normalno stanje. V tem primeru je pomembna analiza območja po tem, ko je vegetacija nadaljevala svojo normalno obliko.
• Število, večje od 0,5, pomeni anomalijo v fazi po prezimovanju. Priporočljivo je, da preverite to območje polja.

Če ugotovite, da se dobljene vrednosti bistveno razlikujejo od norme, morate opraviti pregled ustreznega dela polja. Da se vrednosti na določenem območju uvrstijo med nenormalne, je potreben velik odmik od norme.

Ko je sezona na sredini

Uporaba indeksa je lahko v pomoč pri boljšem razumevanju razvoja rastlin. Predstavljajte si, da so odčitki med blagimi in visokimi (0,5-0,85). Zelo verjetno je, da se ta del območja trenutno ne sooča z večjimi izzivi.

Če indeks ostaja nižji, kot bi moral biti, se lahko pojavijo težave, kot je pomanjkanje vode ali hranil v tleh. Vendar morate to področje raziskati sami.

Ustvarjamo zemljevidi za uporabo s spremenljivo obrestno mero (VRA) dušika z uporabo normaliziranega indeksa razlike v vegetaciji. Opredelili smo območja z vegetacijskimi indeksi od nizkih do visokih.

Nato mora vsak kmet sam določiti količino potrebnega gnojila. Najučinkovitejša metoda za uporabo dušika je naslednja:

• Predpostavimo, da je indeks vegetacije v regiji visok. V tem primeru je treba priporočeni odmerek gnojila zmanjšati na 10 in 30 odstotkov običajnega odmerka.
• Če je indeks vegetacije približno povprečen, je treba priporočeni odmerek gnojila povečati na 20 do 25 odstotkov običajne količine.
• Če je indeks vegetacije nizek, morate najprej ugotoviti, zakaj je takšen.

Če želite rekonstruirati polje kmetijski pridelek, uporabljamo tudi ta indeks. Na podlagi teh podatkov pripravimo zemljevide, ki jih lahko uporabimo za variabilno uporabo kalijevih in fosfatnih gnojil.

Ko se sezona konča

Indeks NDVI je uporabno orodje za ugotavljanje, ali so polja pripravljena za spravilo; nižji kot je indeks, bolj se del območja približuje fazi, ko je pripravljen za spravilo. V tem primeru bi bila idealna vrednost indeksa nižja od 0,25.

Najprej je to matematični izračun, ki se izvaja piksel za pikslom na sliki z uporabo orodij geografskega informacijskega sistema (GIS). Izračuna se s primerjavo količine rdeče in skoraj infrardeče svetlobe, ki jo rastlina absorbira in odbije, ter meri splošno zdravstveno stanje rastline.

Normalizirani diferenčni vegetacijski indeks se lahko uporablja za preučevanje zemljišč po vsem svetu, zato je idealen za usmerjene terenske študije in nacionalno ali globalno spremljanje vegetacije.

Z uporabo indeksa NDVI lahko takoj analiziramo polja, kar omogoča kmetom, da optimizirajo proizvodni potencial območij, omejijo njihov vpliv na okolje in spremenijo postopke natančnega kmetovanja.

Poleg tega bi s preučevanjem podatkov v povezavi z drugimi podatkovnimi tokovi, kot so podatki o vremenu, lahko dobili dodaten vpogled v ponavljajoče se vzorce suše, zmrzali ali poplav in njihov vpliv na vegetacijo.

Pogosta vprašanja

1. Kaj se primarno uporablja za določanje NDVI?

Uporablja se predvsem za ugotavljanje zdravja in gostote vegetacije na določenem območju. Ta indeks se pogosto uporablja v kmetijstvu, gozdarstvu in ekologiji za spremljanje rasti vegetacije, ocenjevanje ravni stresa rastlin, ugotavljanje območij suše ali bolezni ter pomoč pri odločitvah o upravljanju pridelkov.

2. Kako brati posnetke NDVI?

Slike NDVI lahko berete tako, da interpretirate barvno lestvico, povezano z vrednostmi indeksa. Običajno je zdrava vegetacija videti zelena, manj zdrava ali redka vegetacija pa rumena ali rdeča.

Temnejši odtenki lahko kažejo na območja z veliko biomase, svetlejši odtenki pa na manjšo gostoto vegetacije ali prisotnost golih tal.

Razumevanje konteksta analiziranega območja, kot so posebna vrsta pridelka ali okoljski pogoji, lahko dodatno pomaga pri razlagi posnetkov NDVI in sprejemanju informiranih odločitev o kmetijskih praksah.