09/1/2020

Вегетаційні Індекси Для Повного Аналізу Рослинності

Чи знаєте ви, що індекс NDVI (нормалізований диференційований вегетаційний індекс) не є єдиним параметром для аналізу стану рослинності? Щонайменше, існує ще сотня інших, які знаходять широке застосування.

По суті, кожен індекс вегетації – це певна комбінація (формула) вимірюваних сенсорами за двома та більше каналами з різними довжинами хвиль відбивних властивостей (вміст води, хлорофілу, пігментів і т.д.), які певним чином характеризують стан рослинності.

У міру вдосконалення датчиків, супутники спостереження Землі підживлюють розробки в галузі дистанційного зондування новими даними, що покращує вже існуючі методи аналізу.

Розгляньмо докладніше нові індекси в LandViewer та дізнаймося, якою корисною інформацією вони можуть доповнити звичайний аналіз, заснованих на NDVI.

Тим не менш, можливості кожного з них обмежені. NDVI чутливий до явищ в атмосфері та ґрунті, тому слід використовувати й інші спектральні індекси, що дозволяють проаналізувати стан рослинності точніше.

SAVI

Що таке SAVI? Вегетаційний індекс SAVI було введено для мінімізації яскравості ґрунту вченим Уете (Huete). Він додав коефіцієнт корекції по ґрунтові L у рівняння NDVI, щоб зменшити ґрунтові шуми, які суттєво впливають на результат (колір, вологість, варіабельність ґрунтів у регіоні тощо).

Формула індексу SAVI:

SAVI = ((NIR – Red) / (NIR + Red + L)) x (1 + L)

Ключові факти: коефіцієнт L в SAVI не є постійним. Він коливається в діапазоні від -1 до 1, в залежності від кількості зеленого покриву на досліджуваній території. У заснованому на дистанційному зондуванні аналізі областей з інтенсивною зеленою рослинністю коефіцієнт L = 0 (у цьому випадку вегетаційний індекс SAVI та NDVI мають однакові результати), а в регіонах з незначною рослинністю L = 1.

Коли використовується: для аналізу культур на ранніх стадіях розвитку; для моніторингу посушливої ​​місцевості з незначною вегетацією (менше 15% загальної площі) і відкритих просторів, де поверхня ґрунту не захищена рослинністю.

вегетаційний індекс SAVI

ARVI

Як підказує назва, атмосферостійкий вегетаційний індекс – це перший інструмент на основі супутникових даних, на який відносно мало впливають атмосферні фактори (наприклад, аерозолі). 

Індекс ARVI розрахували Кауфман (Kaufman) і Танре (Tanré). По суті, цей показник є NDVI, скоригований з урахуванням впливу розсіювальних властивостей атмосфери на значення в червоному діапазоні спектра відбиття. Тому для його обчислення беруть значення синьої області.

Формула ARVI:

ARVI = (NIR – (2 * Red) + Blue) / (NIR + (2 * Red) + Blue)

Ключові факти: У порівнянні з іншими інструментами оцінки стану рослинності, індекс ARVI також мало залежить від топографічних особливостей. Завдяки цьому він є ефективним інструментом моніторингу тропічних гірських областей, часто покритих попелом в результаті підсічно-вогневого землеробства.

Коли використовується: Індекс ARVI застосовується для спостереження за регіонами із високою концентрацією атмосферних аерозолів (дощу, туману, пилу, диму, забруднення повітря).

EVI

Що таке EVI? Вдосконалений вегетаційний індекс було створено Лю (Liu) та Уете (Huete) для корекції результатів NDVI, які є неточними через атмосферні явища та сигнали ґрунтового фону, особливо, у регіонах зі щільною рослинністю. Шкала EVI варіюється від -1 до 1; для здорової рослинності показник коливається в межах 0,2-0,8.

Формула індексу EVI:

EVI = 2.5 * ((NIR – Red) / ((NIR) + (C1 * Red) – (C2 * Blue) + L))

Ключові факти: вегетаційний індекс EVI має коефіцієнти C1 і C2 для коригування аерозольних розсіювань, що присутні в атмосфері, і коефіцієнт L для поправок невірних значень через ґрунтовий фон і рослинний покрив.

Індекс EVI викликає певні труднощі у GIS-фахівців-початківців, коли йдеться про обчислення за різними супутниковими даними. Зазвичай для сенсора NASA MODIS (для якого він був розрахований) C1 = 6, C2 = 7,5 і L = 1. Якщо вам цікаво, як отримати EVI за допомогою Sentinel 2 або  Landsat 8, скористайтеся програмою Crop Monitoring, у якій також можна вивантажити результати.

Коли використовується: вегетаційний індекс EVI застосовується для аналізу вегетації у регіонах Землі з великою кількістю хлорофілу (наприклад, дощових лісах), і переважно з мінімальними топографічними особливостями (не гірських місцевостях).

LAI

Що означає LAI? Вегетаційний індекс рослинності LAI розроблено для аналізу листкової поверхні нашої планети для підрахунку кількості листя на певній території. Він вираховується як відношення односторонньої (освітленої) площі листя до поверхні ґрунту, яке воно займає. 

Індекс листкової поверхні LAI – важливий показник у дослідженнях, що вивчають стан сільськогосподарських культур, лісових насаджень, навколишнього середовища та кліматичних умов.

Індекс вегетації LAI визначається як для окремих культур, так і цілих регіонів.

Листя є важливою частиною рослин і складає близько 90% від їх біомаси (сухої речовини). У ньому відбувається процес фотосинтезу, у результаті якого виробляються поживні речовини, необхідні для здорового розвитку рослин.

Формула індексу листової поверхні LAI:

LAI = площа листя / площа ґрунту

Ключові факти: Листовий індекс LAI будо введено для сенсора NASA MODIS для уточнення даних NDVI. На відміну від останнього, він враховує топографічні особливості, а спектральні зони, які використовуються для його розрахунків, проходять атмосферну корекцію.

Якщо індекс LAI = 3, то листя може покрити займану поверхню у три шари. Вегетаційний індекс листової поверхні LAI вважається високим при цифрі 0-3,5: однак його значення збільшуються за наявності хмар та яскравих об’єктів.

Коли використовується: для аналізу стану культур, а також як ввідний параметр для моделі прогнозування продуктивності.

NDWI

Нормалізований диференційований водний індекс розроблений для дослідження водних поверхонь Землі за допомогою супутників. Для отримання даних використовуються ближній інфрачервоний діапазон і зелена область спектра.

Така комбінація дозволяє зменшити вплив ґрунтового шуму і рослинного покриву. Спектральний індекс NDWI є важливим показником у сільському господарстві, а також застосовується для оцінки каламутності вод.

Формула індексу NDWI:

NDWI = (Green-NIR) / (Green + NIR)

Ключові факти: Середній інфрачервоний діапазон показує кількість води у клітинах рослин і губчастий шар мезофілу, а ближній інфрачервоний спектр дає можливість аналізувати внутрішні клітини листа і кількість у ньому сухої речовини.

Індекс NDWI обчислюється шляхом комбінування середнього і ближнього ІК каналів. Дана комбінація нейтралізує відбивання сухої речовини, що дозволяє отримати більш точну картину вмісту води в рослинах.

Коли використовується: для виявлення затоплених сільськогосподарських угідь та повеней на полях, моніторингу ефективності іригації, визначення заболочених територій.

GNDVI

Індекс GNDVI – це нормалізований диференційований вегетаційний індекс зелені. Для його розрахунку використовується зелена область спектра з довжиною хвиль 540-570 нм та ближній інфрачервоний діапазон.

Формула індексу GNDVI:

GNDVI = (NIR – Green) / (NIR + Green)

Ключові факти: вегетаційний індекс GNDVI більш чутливий до хлорофілу, ніж NDVI.

Коли використовується: для оцінки розвитку культур, виявлення рослин в стані стресу та на стадії зів’янення, визначення вмісту азоту в листі рослин за відсутності крайнього червоного каналу в наявному діапазоні.

СТАТТІ ПО ТЕМІ

Зв'яжіться з нами

Якщо Ви зацікавлені у співпраці, заповніть форму, і ми зв’яжемося з Вами якомога скоріше
Залишилося знаків (макc. 1024): 1024
* Об'язкові поля
177 queries in 0,259 seconds.