Normaliserat skillnadsvegetationsindex (NDVI) gör bondens liv enklare

Normaliserat differensvegetationsindex (NDVI) är ett vanligt förekommande mått för att kvantifiera vegetationens täthet och hälsa. Dess värden varierar från -1 till 1, där negativa värden indikerar vatten eller bar jord, värden nära noll indikerar gles vegetation och högre värden indikerar tätare och friskare vegetation.

Vad är Normaliserat Differensvegetationsindex (NDVI)?

Det är en metod som beräknar variationen mellan mängden rött ljus som tas emot av vegetation och mängden nära-infrarött ljus som reflekteras kraftigt av vegetation.

Syftet med denna metod är att tillhandahålla en kvantitativ analys av växtlivets tillstånd. Det finns ingen situation där dess värde faller utanför spektrumet från -1 till +1. Det finns dock ingen tydlig avgränsning mellan de många typer av marktäcke som kan finnas.

Om summan av siffrorna blir mindre än noll är det ganska troligt att ämnet i fråga är vatten. Om du får ett NDVI-värde som är ganska nära ett positivt, finns det en god chans att det bara är en massa tätt packade gröna blad. Detta gäller särskilt om bladen är tätt packade tillsammans.

Gröna blad har ett större värde än röda blad, vilket är anledningen till att det är så. Föreställ dig för ett ögonblick att det är väldigt nära att vara lika med 0.

I en sådan situation finns det knappast en snöbolls chans i helvetet att några löv av något slag fortfarande finns kvar, och regionen kan till och med vara urbaniserad vid denna tidpunkt. Normalized Difference Vegetation Indicator är det index som används av analytiker inom området fjärranalys majoriteten av tiden.

Varför är Normalized Difference Vegetation Index användbart?

Det finns många olika vegetationsindex, och de allra flesta är jämförbara med varandra. Det är dock det som används oftast och mest brett, och det har också en viktig fördel, nämligen en hög upplösning på bilder som härrör från satellitdata.

Under sådana omständigheter kan kanaler med en upplösning på tio meter användas för att bestämma NDVI. Kom ihåg att en pixel är lika med tio gånger tio meter. Å andra sidan kan indexets upplösning som använder extra ljuskanaler, nämligen röd ålder, vara tjugo meter, där en pixel är lika med tjugo gånger tjugo meter.

Hur beräknas NDVI?

Det kan bestämmas med hjälp av följande enkla matematiska procedur, som omvandlar rå satellitinformation till vegetationsindex.

Ekvationen skapar ett enda tal som är representativt och integrerar informationen som är tillgänglig i det röda och NIR-bandet (nära infraröda).

För att göra detta tar den reflektansen genom hela det röda spektralbandet och subtraherar den från reflektansen genom hela NIR-bandet. Därefter divideras resultatet med den totala reflektansen för NIR- och rödvåglängderna.

Bedömningen av NDVI kommer aldrig att vara mer än positiv och mindre än negativ. Dessutom betecknar ett tal mellan -1 och 0 en växt som har dött och oorganiska föremål som stenar, vägar och byggnader.

Samtidigt kan dess värden för levande växter variera mellan 0 och 1, där 1 representerar den friskaste växten och 0 representerar den ohälsosammaste växten. Det är möjligt att tilldela ett enda värde till varje pixel i en bild, oavsett om pixeln representerar ett enda löv eller ett vetefält som sträcker sig över 200 hektar.

Hur använder vi normaliserat differensvegetationsindex?

Med rätta används det nu inom ett antal olika forskningsområden. Till exempel används det inom jordbruksområdet för precisionsjordbruk och utvärdering av biomassa. Det används också av skogsbrukare för att utvärdera skogsresurser samt lövarealindex (LAI).

Dessutom anser NASA att det är en tillförlitlig indikation på förekomsten av torka. Den proportionella NDVI och koncentrationen av vegetation är båda lägre i områden där vatten fungerar som ett hinder för etablering av vegetation.

Detta beror på att vatten hindrar växternas rötter från att växa djupare ner i jorden. Det, inklusive andra typer av fjärranalys, har förmågan att användas på en mängd olika sätt i verkligheten.

Vad kan NDVI berätta oss om växter?

Det är viktigt att ha en god förståelse för den normaliserade skillnaden Vegetationsindex är bara en indikation på växtens hälsa och ger ingen information om orsakerna bakom ett visst tillstånd.

Vegetationsindex är snarare ett uttryck än en direkt återspegling av vad som händer på fältet. Låt oss titta på tre tillämpningar av NDVI för fältanalys:

När en ny säsong börjar

Det är fördelaktigt för att förstå växtens vinterhärdighet och hur den lyckades överleva.

• Om dess värde är mindre än 0,15 är det någorlunda troligt att alla växter i detta fältavsnitt har dött ut. Vanligtvis avser dessa siffror den bearbetade jorden utan några växter.
• Ett annat exempel på ett lågt tal är 0,15–0,2. Det kan tyda på att växterna började förbereda sig för vintern under den tidiga fenologiska perioden, före plöjningsstadiet.
• Ett resultat i intervallet 0,2 till 0,3 är tillfredsställande. Växterna har troligtvis nått bearbetningsstadiet och har återfått sitt vegetativa tillstånd.
• 0,5 är ett hyfsat värde. Det är dock viktigt att komma ihåg att högre NDVI-avläsningar tyder på att växter övervintrade i ett senare fenologiskt stadium. Anta att satellitbilden togs innan vegetationen återgick till sitt normala tillstånd. I så fall är det viktigt att analysera området efter att vegetationen fortsatt sin normala form.
• Ett tal större än 0,5 indikerar en anomali under eftervintringsfasen. Det rekommenderas att du kontrollerar denna fältzon.

Sammanfattningsvis, om du märker att de erhållna värdena skiljer sig avsevärt från normen, måste du utföra en inspektion av den relevanta delen av fältet. En stor avvikelse från normen krävs för att värden ska kategoriseras som onormala i ett givet område.

När säsongen är mitt i

Att använda indexet kan vara till hjälp för att få en bättre förståelse för hur växter utvecklas. Tänk dig att avläsningarna ligger mellan milda och höga temperaturer (0,5–0,85). Det är högst troligt att just denna del av området inte står inför några större utmaningar för närvarande.

Om indexet förblir lägre än det borde vara kan det finnas problem som brist på markvatten eller näringsämnen. Du behöver dock göra din egen undersökning av just detta område.

Vi genererar kartor för variabel dosering (VRA) av kväve med hjälp av Normalized Difference Vegetation Index. Vi identifierar regioner med vegetationsindex som varierar från lågt till högt.

Därefter är det upp till den enskilda bonden att bestämma mängden gödselmedel som behövs. Följande är den mest effektiva metoden för att applicera kväve:

• Anta att vegetationsindexet för regionen är högt. I så fall bör den rekommenderade gödseldosen minskas till 10 och 30 procent av den typiska mängden.
• Om vegetationsindexet ligger runt genomsnittet bör den rekommenderade gödseldosen höjas till mellan 20 och 25 procent av den typiska mängden.
• Om vegetationsindexet är lågt behöver man först ta reda på varför det är så.

Att rekonstruera ett fälts jordbruksavkastning, använder vi även detta index. Med dessa data producerar vi kartor som kan användas för variabel dosering av kalium- och fosfatgödselmedel.

När säsongen är över

NDVI-indexet är ett användbart verktyg för att avgöra om fälten är redo att skördas; ju lägre indexet är, desto närmare kommer en del av området det stadium då det är redo att skördas. I detta scenario skulle ett värde för indexet som är lägre än 0,25 vara idealiskt.

Till att börja med är det en matematisk beräkning som utförs pixel för pixel på en bild med hjälp av verktyg från ett GIS (Geografiskt Informationssystem). Beräkningen sker genom att jämföra mängderna rött och nära-infrarött ljus som absorberas och reflekteras av växten, och mäter växtens allmänna hälsotillstånd.

Normaliserat differensvegetationsindex (NDM) kan användas för att studera land över hela världen, vilket gör det idealiskt för fokuserade fältstudier och nationell eller global vegetationsövervakning.

Genom att använda NDVI kan vi få en omedelbar analys av fält, vilket gör det möjligt för jordbrukare att optimera områdenas produktionspotential, begränsa deras påverkan på miljön och modifiera sina precisionsjordbruksverksamheter.

Dessutom kan en undersökning av det tillsammans med andra dataströmmar, såsom de om vädret, ge ytterligare insikter i återkommande mönster av torka, frysning eller översvämningar och hur de påverkar vegetationen.

Vanliga frågor och svar

1. Vad används NDVI främst för att fastställa?

Det används främst för att fastställa vegetationens hälsa och täthet i ett givet område. Detta index används ofta inom jordbruk, skogsbruk och ekologi för att övervaka vegetationens tillväxt, bedöma växters stressnivåer, identifiera områden med torka eller sjukdomar och hjälpa till vid beslut om grödhantering.

2. Hur läser man NDVI-bilder?

För att läsa NDVI-bilder kan du tolka färgskalan som är associerad med indexvärdena. Vanligtvis visas frisk vegetation som grön, medan mindre frisk eller gles vegetation visas som gul eller röd.

Mörkare nyanser kan indikera områden med hög biomassa, medan ljusare nyanser kan antyda lägre vegetationstäthet eller förekomst av bar jord.

Att förstå sammanhanget i det område som analyseras, såsom den specifika grödtypen eller miljöförhållandena, kan ytterligare hjälpa till att tolka NDVI-bilder och fatta välgrundade beslut om jordbruksmetoder.