Нормалізований індекс різниці вегетаційного покриву (NDVI) полегшує життя фермерів

Поділитися

Нормалізований різницевий вегетаційний індекс (NDVI) є загальновживаним показником для кількісної оцінки щільності та стану рослинності. Його значення коливаються від -1 до 1, причому від'ємні значення вказують на наявність води або голого ґрунту, значення, близькі до нуля, вказують на розріджену рослинність, а вищі значення - на густішу і здоровішу рослинність.

Що таке нормалізований індекс різниці рослинного покриву (NDVI)?

Це метод, який обчислює різницю між кількістю червоного світла, що отримується рослинністю, та кількістю ближнього інфрачервоного світла, яке інтенсивно відбивається рослинністю. Метою цього методу є кількісний аналіз стану рослинного світу. Немає ситуації, коли його значення виходить за межі спектра від -1 до +1. Однак немає чіткого розмежування між багатьма типами земного покриву, які можуть бути знайдені. Якщо сума цифр менша за нуль, цілком ймовірно, що речовиною, про яку йде мова, є вода. Якщо ви отримаєте показник NDVI, близький до позитивного, є велика ймовірність, що це просто скупчення щільно упакованого зеленого листя. Це особливо актуально, якщо листя щільно упаковане разом. Зелене листя має більшу цінність, ніж червоне, тому це так. Уявіть на мить, що він дуже близький до 0. У такій ситуації навряд чи є найменший шанс, що там все ще залишиться якесь листя, і регіон може навіть бути урбанізованим до цього моменту. Індикатор нормалізованої різниці рослинності – це індекс, який використовується аналітиками в області дистанційне зондування більшу частину часу.

Чим корисний нормалізований індекс різниці в рослинності?

Існує багато різних вегетаційних індексів, і переважна більшість з них є порівнянними між собою. Однак саме він використовується найчастіше і найширше, а також має суттєву перевагу, яка полягає у високій роздільній здатності зображень, які отримуються на основі супутникові дані.За таких обставин для визначення NDVI можна використовувати канали з роздільною здатністю десять метрів. Пам'ятайте, що один піксель дорівнює десяти на десять метрів. З іншого боку, роздільна здатність індексу, який використовує додаткові світлові канали, а саме червоний вік, може становити двадцять метрів, де один піксель дорівнює двадцяти на двадцять метрів.

Як розраховується NDVI?

Його можна визначити за допомогою наступної простої математичної процедури, яка перетворює необроблену супутникову інформацію в індекси рослинності. Рівняння створює одне число, яке є репрезентативним та інтегрує інформацію, доступну в червоному та ближньому інфрачервоному (ближньому інфрачервоному) діапазонах. Для цього воно бере коефіцієнт відбиття по всьому червоному спектральному діапазону та віднімає його від коефіцієнта відбиття по всьому ближньому інфрачервоному діапазону. Після цього результат ділиться на загальний коефіцієнт відбиття ближнього та червоного довжин хвиль. Оцінка NDVI ніколи не буде більше, ніж додатна, і менше, ніж від'ємна. Крім того, число від -1 до 0 позначає рослину, яка загинула, та неорганічні предмети, такі як каміння, дороги та будівлі. Одночасно його значення для живих рослин можуть коливатися від 0 до 1, де 1 представляє найздоровішу рослину, а 0 - найнездоровішу. Можна призначити одне значення кожному пікселю на зображенні, незалежно від того, чи представляє цей піксель окремий листок, чи пшеничне поле, яке охоплює 500 акрів.

Як ми використовуємо нормалізований індекс різниці в рослинності?

Його виправдано зараз використовують у низці різних галузей досліджень. Наприклад, у сільському господарстві його застосовують для цілей точного землеробства та оцінки біомаси. Лісівники також використовують його для оцінки лісових ресурсів, а також індексу листової площі (LAI). Крім того, NASA вважає його надійним показником існування посухи. Пропорційний NDVI та концентрація рослинності нижчі в районах, де вода служить бар'єром для утворення рослинності. Це пояснюється тим, що вода запобігає глибшому росту коренів рослин у ґрунт. Вона, включаючи інші види... дистанційне зондування, має можливість бути використаним у широкий спектр різних способів у реальності.

Що NDVI може розповісти нам про рослини?

Важливо мати чітке розуміння того, що нормалізована різниця Індекс рослинності є лише показником здоров'я рослини та не надає жодної інформації про причини певного стану. Індекс вегетації є скоріше виразом, ніж прямим відображенням того, що відбувається на полі. Давайте розглянемо три застосування NDVI для польового аналізу: Коли починається новий сезон Це корисно для розуміння зимостійкості рослини і того, як їй вдалося вижити.

• Якщо його значення менше 0,15, існує певна ймовірність того, що всі рослини на цій ділянці поля загинули. Як правило, ці цифри стосуються обробленого ґрунту без рослин.
• Інший приклад низького показника - 0,15-0,2. Це може свідчити про те, що рослини почали готуватися до зими в ранній фенологічний період, ще до фази культивації.
• Результат в діапазоні від 0,2 до 0,3 є задовільним. Швидше за все, рослини перейшли до фази кущіння і відновили свій вегетативний стан.0.3-
• 0,5 - пристойне значення. Однак важливо пам'ятати, що вищі показники NDVI свідчать про те, що рослини перезимували на більш пізній фенологічній стадії. Припустимо, що супутниковий знімок був зроблений до того, як рослинність відновила свій нормальний стан. У такому випадку важливо проаналізувати територію після того, як рослинність повернулася до нормального стану.
• Число більше 0,5 вказує на аномалію під час післязимової фази. Рекомендується перевірити цю зону поля.

Нагадаємо, якщо ви помітили, що отримані значення значно відрізняються від норми, необхідно провести обстеження відповідної ділянки поля. Велике відхилення від норми необхідне для того, щоб значення були віднесені до категорії аномальних на даній ділянці. Коли сезон у розпалі Використання індексу може бути корисним для кращого розуміння того, як розвиваються рослини. Уявіть, що показники знаходяться між помірними та високими (0,5-0,85). Цілком ймовірно, що ця конкретна частина території наразі не стикається з жодними серйозними проблемами. Якщо індекс залишається нижчим, ніж має бути, можуть виникнути такі проблеми, як дефіцит ґрунтової води або поживних речовин. Однак вам потрібно провести власне дослідження цієї конкретної області. Ми генеруємо карти для внесення зі змінною швидкістю (VRA) азоту за допомогою Нормалізованого різницевого індексу вегетації. Ми визначаємо регіони з індексами вегетації від низьких до високих. Після цього окремий фермер сам визначає кількість необхідних добрив. Нижче наведено найефективніший метод внесення азоту:

• Припустимо, що вегетаційний індекс для регіону високий. У такому випадку рекомендовану дозу добрив слід зменшити до 10 і 30 відсотків від типової норми.
• Якщо вегетаційний індекс знаходиться на рівні середнього, рекомендовану дозу добрив слід збільшити до 20-25% від звичайної.
• Якщо вегетаційний індекс низький, спочатку потрібно з'ясувати, чому він такий.

Для того, щоб реконструювати поле врожайність сільськогосподарських культур, ми також використовуємо цей індекс. На основі цих даних ми створюємо карти, які можна використовувати для змінної норми внесення калійних і фосфорних добрив. Коли сезон закінчується Індекс NDVI є корисним інструментом для визначення готовності полів до збирання врожаю; чим нижчий індекс, тим ближче частина площі наближається до стадії, коли вона готова до збирання врожаю. У цьому сценарії, значення індексу нижче 0,25 було б ідеальним. Для початку, це математичне обчислення, що виконується піксель за пікселем на зображенні за допомогою інструментів ГІС (географічної інформаційної системи). Розраховується шляхом порівняння кількості червоного та ближнього інфрачервоного світла, поглиненого та відбитого рослиною, і вимірює загальний стан здоров'я рослини. Нормалізований індекс різниці рослинності може бути використаний для вивчення земель по всьому світу, що робить його ідеальним для цілеспрямованих польових досліджень та національного або глобального моніторингу рослинності. Завдяки використанню NDVI ми можемо отримати негайний аналіз полів, що дозволяє сільськогосподарським виробникам оптимізувати виробничий потенціал територій, обмежити свій вплив на навколишнє середовище та модифікувати свої точні сільськогосподарські операції. Крім того, вивчення його разом з іншими потоками даних, такими як дані про погоду, може дати глибше розуміння повторюваних закономірностей посух, заморозків або повеней та їх впливу на рослинність.

---

Поширені запитання

---

1. Для чого в першу чергу використовується NDVI? В першу чергу він використовується для визначення стану здоров'я та густоти рослинності на певній території. Цей індекс широко використовується в сільському, лісовому господарстві та екології для моніторингу росту рослинності, оцінки рівня стресу рослин, виявлення зон посухи або хвороб, а також для прийняття рішень щодо управління посівами. 2. Як читати знімки NDVI? Щоб прочитати зображення NDVI, можна інтерпретувати колірну шкалу, пов'язану зі значеннями індексу. Як правило, здорова рослинність виглядає зеленою, тоді як менш здорова або рідка рослинність виглядає жовтою або червоною. Темніші відтінки можуть вказувати на ділянки з високою біомасою, тоді як світліші відтінки можуть свідчити про нижчу щільність рослинності або наявність оголеного ґрунту. Розуміння контексту аналізованої ділянки, такого як конкретний тип культури або умови навколишнього середовища, може додатково допомогти в інтерпретації зображень NDVI та прийнятті обґрунтованих рішень щодо сільськогосподарської практики. НДВІ