Який вегетаційний індекс краще використовувати в точному землеробстві?

Існує кілька загальновживаних індексів рослинності, включаючи індекс нормалізованої різниці рослинності (NDVI), індекс рослинності з широким динамічним діапазоном (WDRVI) та індекс зеленого хлорофілу (GCI).

• Який індекс рослинності відображає більше деталей?
• Який вегетаційний індекс краще відображає варіації?
• Чи є NDVI найкращим у родині мультиспектральних індексів рослинності?

Питання відомі та виникають дуже часто. Давайте розберемося.

Що таке вегетаційний індекс?

Індекс рослинності – це числовий показник, який кількісно визначає кількість та стан рослинності на певній території на основі даних дистанційного зондування.

Індекси рослинності розраховуються шляхом поєднання різних спектральних смуг із супутникових знімків або аерофотозйомки, які відображають кількість енергії, поглиненої та відбитої рослинами у видимому та ближньому інфрачервоному діапазонах електромагнітного спектру.

Ці індекси можуть надати інформацію про здоров'я, густоту та продуктивність рослинності, що корисно для широкого кола застосувань, включаючи сільське господарство, лісове господарство, землекористування та моніторинг клімату.

Що таке нормалізований індекс різниці рослинності (НДВІ)?

NDVI (Нормалізований індекс різниці рослинності) є найвідомішим і широко використовуваним у галузях, пов'язаних з біомасою та дистанційним зондуванням.

Насичення NDVI впливає на точне розрізнення рослинності на піках біомаси. Ще однією проблемою NDVI є вплив ґрунтового шуму на ранніх стадіях розвитку сільськогосподарських культур.

Він розраховується за допомогою даних супутникового або повітряного дистанційного зондування, на основі різниці у відбивній здатності двох спектральних діапазонів: ближнього інфрачервоного (NIR) та червоного діапазону.

Формула NDVI така: NDVI = (NIR-червоний) / (NIR+червоний).

Де NIR – це коефіцієнт відбиття в ближньому інфрачервоному діапазоні, а Red – коефіцієнт відбиття в червоному діапазоні.

Отримане значення NDVI коливається від -1 до +1, причому вищі значення вказують на вищу щільність рослинності. Нульове значення вказує на відсутність рослинності, тоді як від'ємні значення вказують на водойми або інші нерослі поверхні.

Значення NDVI близькі до +1 вказують на густу та здорову рослинність, тоді як значення ближчі до нуля вказують на розріджену рослинність або ділянки зі значним стресом чи пошкодженням.

Він широко використовується в сільськогосподарських та екологічних цілях для моніторингу росту рослинності, оцінки врожайності сільськогосподарських культур, а також оцінки стану та продуктивності лісів та інших екосистем.

Його також можна використовувати для виявлення та моніторингу посухи, ерозії ґрунту та інших факторів навколишнього середовища, що впливають на рослинний покрив.

Наприклад, його розраховують шляхом віднімання коефіцієнта відбиття в ближньому інфрачервоному (NIR) діапазоні від коефіцієнта відбиття в червоному діапазоні та ділення результату на суму цих двох значень. Отримане значення коливається від -1 до +1, причому вищі значення вказують на вищий рівень рослинності.

Крім того, ідея WDRVI (Індекс рослинності широкого динамічного діапазону) був створений для вирішення проблем насичення NDVI. Цього було досягнуто шляхом розширення діапазону можливих значень WDRVI шляхом введення математичного коефіцієнта (α).

Формулу NDVI (нормалізованого індексу різниці рослинності) було перетворено на WDRVI = (α∗NIR-Red) / (α∗NIR+Red).

Зони, побудовані на основі WDRVI, кращі порівняно із зонами NDVI. Тим не менш, вони все ще не ідеальні через занадто високу біомасу. 

ІЗХ (індекс зеленого хлорофілу) використовується для оцінки вмісту хлорофілу в листках рослин на основі ближнього інфрачервоного та зеленого діапазонів. Загалом, значення хлорофілу безпосередньо відображає стан рослинності.

Формула GCI виглядає так: GCI = NIR / Green – 1.

Зони, побудовані на основі GCI, краще розрізняють ділянки з високою біомасою порівняно з NDVI та WDRVI. Деталі допомагають точніше та ефективніше керувати полем.

RCI (індекс червоного хлорофілу) включає ту саму базу знань про вміст хлорофілу, що й GCI, та відображає її через червону мультиспектральну смугу.

Формула RCI виглядає так: RCI = NIR / Red – 1.

Зони, засновані на RCI, є точними як зони GCI.

Слідкуйте за своїми полями та використовуйте правильний індекс вегетації у потрібний момент протягом сезону. Велика колекція індексів вегетації доступна в GeoPard вже зараз.