Είναι εύκολο να σκεφτούμε τον δείκτη βλάστησης με κανονικοποιημένη διαφορά (την πλήρη μορφή του NDVI) ως έναν απλό έλεγχο υγείας για τις καλλιέργειες: οι υψηλοί αριθμοί είναι καλοί, οι χαμηλοί αριθμοί κακοί. Αλλά η πραγματική γεωργία δεν είναι τόσο δυαδική.
Ο NDVI καταγράφει σήματα από το χωράφι που, ανάλογα με το πλαίσιο, θα μπορούσαν να σημαίνουν επιτυχία, άγχος ή απλώς φυσική αλλαγή. Η πραγματική αξία της βρίσκεται στο να μάθουμε να διακρίνουμε τη διαφορά. Σε αυτό το άρθρο, θα διερευνήσουμε πώς να ξεπεράσουμε τις επιφανειακές μετρήσεις, να χρησιμοποιήσουμε τον δείκτη βλάστησης με κανονικοποιημένη διαφορά ως μέρος μιας βαθύτερης ανάλυσης πεδίου και να αποφύγουμε συνηθισμένα λάθη που κοστίζουν χρόνο και πόρους.
Τι είναι ο NDVI;
Ο κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης διαφοράς (NDVI) είναι το βασικό μέτρο για την αξιολόγηση της υγείας των καλλιεργειών από δορυφορικές εικόνες. Δείχνει την κατάστασή τους με βάση το πόσο φως διαφορετικών μηκών κύματος απορροφούν και αντανακλούν τα φυτά χωρίς την ανάγκη τακτικών επιτόπιων επισκέψεων.
Η παρακολούθηση των διακυμάνσεων του δείκτη με την πάροδο του χρόνου επιτρέπει στους γεωπόνους να παρακολουθούν την εποχιακή εξέλιξη, να εντοπίζουν πρώιμα σημάδια στρες και να σχεδιάζουν παρεμβάσεις πριν η ζημιά γίνει κρίσιμη. Μια ξαφνική μείωση μπορεί να υποδηλώνει στρες ξηρασίας, επιδημίες ασθενειών, ελλείψεις θρεπτικών συστατικών ή ζημιές από παράσιτα. Ωστόσο, δεν είναι κάθε μείωση ένδειξη προβλήματος. Οι φυσιολογικές διεργασίες, όπως η συγκομιδή ή η φυσική γήρανση των φύλλων (γήρανση), μειώνουν επίσης τις τιμές NDVI.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι εικόνες NDVI δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται μεμονωμένα. Θα πρέπει να αξιολογούνται μαζί με δεδομένα εδάφους, μετεωρολογικά δελτία ή άλλους δορυφορικούς δείκτες για την αποφυγή παρερμηνειών. Η εξέταση των ιστορικών τάσεων των δεικτών μπορεί επίσης να βοηθήσει στον καθορισμό ρεαλιστικών προσδοκιών για τον κύκλο ανάπτυξης μιας καλλιέργειας, ειδικά υπό μεταβλητές καιρικές συνθήκες.
Πώς υπολογίζεται ο NDVI;
Για να μετρηθεί ο τρόπος με τον οποίο η επιφάνεια αντανακλά το φως, ο κανονικοποιημένος δείκτης διαφοράς βλάστησης βασίζεται συνήθως σε δεδομένα που προέρχονται από δορυφόρους. Ακολουθεί ο τύπος του NDVI:
NDVI = (NIR-RED) / (NIR+RED)
όπου:
NIR είναι η ποσότητα του εγγύς υπέρυθρου φωτός που ανακλάται από την επιφάνεια·
RED είναι η ποσότητα του ορατού κόκκινου φωτός που ανακλάται από την επιφάνεια.
Κατά τον χειροκίνητο υπολογισμό του NDVI, λάβετε υπόψη ότι οι ακριβείς αριθμοί ζωνών για το NIR και το RED διαφέρουν ανάλογα με τον δορυφόρο. Ωστόσο, μια πιο βολική επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε μια πλατφόρμα ακριβούς γεωργίας για τον υπολογισμό. Η πλατφόρμα παρακολούθησης καλλιεργειών μας επεξεργάζεται αυτόματα δορυφορικές εικόνες, λαμβάνοντας υπόψη όλες τις λεπτομέρειες, υπολογίζει τον δείκτη για κάθε χωράφι και μπορεί να εμφανίσει την κατανομή του σε διαδραστικούς, διαθέσιμους για λήψη χάρτες.
Πώς λειτουργεί το NDVI για τις καλλιέργειες;
Η εξίσωση NDVI λειτουργεί συγκρίνοντας την ποσότητα του ορατού κόκκινου φωτός που απορροφά ένα φυτό με την ποσότητα του εγγύς υπέρυθρου φωτός που αντανακλά. Τα υγιή φυτά έχουν χλωροφύλλη, η οποία απορροφά το ΚΟΚΚΙΝΟ και αντανακλά το NIR φως. Όταν τα φυτά στρεσάρονται, όπως όταν είναι πολύ ξηρά ή άρρωστα, αντανακλούν λιγότερο εγγύς υπέρυθρο φως και απορροφούν περισσότερο από αυτό. Μετρώντας τη διαφορά μεταξύ των διαφορετικών τύπων φωτός που απορροφώνται και ανακλώνται, ο κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης διαφοράς μας δίνει μια καλή ιδέα για το πόσο υγιές είναι το φυτό με βάση την ποσότητα χλωροφύλλης που έχει.
Συμβουλές για την ερμηνεία των τιμών NDVI
Οι τιμές NDVI δίνουν μια ευανάγνωστη εικόνα της κάλυψης γης και των συνθηκών καλλιέργειας, που κυμαίνονται από -1,0 (χαμηλότερη) έως 1,0 (υψηλότερη)
Δείτε τι σημαίνουν συνήθως διαφορετικά εύρη :
Οι τιμές από -1 έως -0,1 (αρνητικές τιμές) συνήθως υποδηλώνουν επιφάνειες χωρίς βλάστηση, όπως ανοιχτά νερά, χιόνι ή πυκνή νεφοκάλυψη.
Οι τιμές από 0 έως 0,1 (χαμηλές τιμές) είναι τυπικές για γυμνό έδαφος, βραχώδεις περιοχές ή ερήμους — εδάφη με ελάχιστη έως καθόλου φωτοσυνθετική δραστηριότητα.
0,2 έως 0,5 (μέτριες τιμές) υποδηλώνουν αραιή ή στρεσαρισμένη βλάστηση. Λιβάδια, θάμνοι, λιβάδια και χωράφια που βρίσκονται σε ξηρασία ή εισέρχονται σε λήθαργο συχνά εμπίπτουν σε αυτό το εύρος.
0,6 έως 1 (υψηλές τιμές) υποδεικνύουν πλούσια, υγιή βλάστηση, όπως πυκνές συστάδες καλλιεργειών ή ώριμα δάση.
Το EOSDA Crop Monitoring χρησιμοποιεί αυτές τις μετρήσεις για να δείχνει την ακριβή κατάσταση των καλλιεργειών σε όλα τα χωράφια ανά πάσα στιγμή, βοηθώντας τους αγρότες να εντοπίζουν γρήγορα πού η βλάστηση είναι πυκνή, μέτρια ή αραιή και να αναλαμβάνουν δράση.
Ποιος είναι ο ρόλος του NDVI στη γεωργία;
Οι αγρότες αναφέρονται στο NDVI ως δείκτη για το πόσο καλά αναπτύσσονται οι καλλιέργειες, χρησιμοποιώντας την αντανάκλαση του φωτός ως σήμα για την υγεία των φυτών. Βασίζεται σε μια απλή ιδέα: τα υγιή φυτά αντανακλούν το φως διαφορετικά από τα στρεσαρισμένα. Το NDVI στη γεωργία είναι ιδιαίτερα χρήσιμο επειδή λειτουργεί ακόμα και όταν ο φωτισμός, η κλίση ή οι καιρικές συνθήκες ποικίλλουν — αγνοεί αυτούς τους περισπασμούς και εστιάζει μόνο στην αντανάκλαση του φωτός από την καλλιέργεια. Είναι επίσης ένα βασικό στοιχείο για την παρακολούθηση των καλλιεργειών σε μεγάλη κλίμακα και την εκτίμηση των χαρακτηριστικών της βλάστησης, όπως η πρόσληψη θρεπτικών συστατικών που δεν μπορείτε να δείτε απευθείας από δορυφορικές εικόνες.
Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του NDVI για τη γεωργία ακριβείας είναι η κλίμακα. Με μόνο ένα πέρασμα από δορυφόρο, οι αγρότες μπορούν να ελέγξουν ολόκληρο το χωράφι και να εντοπίσουν περιοχές που χρειάζονται προσοχή. Τι να κάνετε στη συνέχεια με αυτά τα δεδομένα; Στείλτε ανιχνευτές σε συγκεκριμένες προβληματικές περιοχές. Εφαρμόστε λιπάσματα και άλλα χημικά σε μεταβλητές δόσεις, ανάλογα με την υγεία των καλλιεργειών σε συγκεκριμένες ζώνες. Χρησιμοποιήστε προϊόντα προστασίας από το φυτικό στρες επιλεκτικά ή εκ των προτέρων, κ.λπ. Αυτό το είδος ταχύτητας και ακρίβειας παρακολούθησης είναι δύσκολο να επιτευχθεί χειροκίνητα. Το αποτέλεσμα είναι καλύτερες αποφάσεις, χαμηλότερο κόστος εισροών και υψηλότερες αποδόσεις — καθιστώντας την παρακολούθηση καλλιεργειών NDVI μια έξυπνη, μακροπρόθεσμη επένδυση.
Πρακτικές εφαρμογές NDVI με τη βοήθεια της παρακολούθησης καλλιεργειών EOSDA
Η Παρακολούθηση Καλλιεργειών EOSDA προσφέρει έναν εύκολο τρόπο παρακολούθησης των καλλιεργειών εξ αποστάσεως χρησιμοποιώντας τον NDVI και άλλους κοινούς δείκτες βλάστησης. Οι αγρότες μπορούν να προσθέσουν τα χωράφια τους στην πλατφόρμα ακριβούς γεωργίας, να προσαρμόσουν τον τύπο καλλιέργειας και την ημερομηνία σποράς και να λαμβάνουν ειδοποιήσεις για τυχόν αλλαγές στον NDVI.
Η πλατφόρμα μας για τη γεωργία παρέχει:
Συνεχής παρακολούθηση για κάθε χωράφι καθ' όλη τη διάρκεια της σεζόν·
Καθημερινές δορυφορικές εικόνες υψηλής ανάλυσης μέσω της ενσωμάτωσης του PlanetScope·
Τεχνολογία ανίχνευσης cloud για να διασφαλίζεται η συνεπής, ανεμπόδιστη απεικόνιση·
Απρόσκοπτος συνδυασμός χαρτών NDVI με καιρικά φαινόμενα, υγρασία εδάφους και άλλα κρίσιμα δεδομένα.
Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε συγκεκριμένους τρόπους με τους οποίους μπορείτε να ενσωματώσετε πληροφορίες για τον κανονικοποιημένο δείκτη βλάστησης στις γεωργικές σας πρακτικές.
Πώς να εφαρμόσετε δεδομένα εισόδου με μεταβλητό ρυθμό με βάση τους χάρτες NDVI
Οι χάρτες NDVI δείχνουν πώς διαφέρει η υγεία της βλάστησης σε ένα χωράφι. Με βάση αυτά τα δεδομένα, οι αγρότες μπορούν να χωρίσουν το χωράφι σε ζώνες διαχείρισης, όπως υψηλής παραγωγικότητας, μεσαίας παραγωγικότητας και χαμηλής παραγωγικότητας. Στη συνέχεια, μπορούν να εφαρμόσουν λιπάσματα, φυτοφάρμακα ή ρυθμιστές ανάπτυξης με μεταβλητό ρυθμό — περισσότερο σε ζώνες που είναι πιθανό να αποδώσουν και λιγότερο σε ζώνες που δεν είναι. Η εφαρμογή μεταβλητού ρυθμού με καθοδήγηση από NDVI μειώνει τα περιττά κόστη, μειώνει την πίεση στο περιβάλλον, βοηθά τις καλλιέργειες να αναπτυχθούν πιο ομοιόμορφα σε όλο το χωράφι και βελτιώνει την αποτελεσματικότητα των εισροών.
Χάρτης VRA με βάση το NDVI για τη λίπανση με άζωτο.
Πώς να διαχειρίζεστε τους πόρους πιο αποτελεσματικά με το NDVI
Σε μεγάλες εκμεταλλεύσεις, η ομοιόμορφη διαχείριση των εισροών σε εκατοντάδες ή χιλιάδες εκτάρια συχνά οδηγεί σε αναποτελεσματική χρήση των πόρων. Τα δεδομένα NDVI βοηθούν στον εντοπισμό των σημείων που υστερούν στις καλλιέργειες — είτε λόγω υπο- είτε υπερ-εφαρμογής νερού, λιπασμάτων ή άλλων εισροών. Αυτές οι χαμηλές τιμές δείκτη επισημαίνουν περιοχές που ενδέχεται να χρειάζονται διαφορετικό ρυθμό ή χρονοδιάγραμμα επεξεργασίας.
Ακόμα πιο σημαντικό είναι ότι ο δείκτης λειτουργεί ως βρόχος ανατροφοδότησης. Όταν η τιμή του παρουσιάζει σταθερή υστέρηση σε ορισμένες περιοχές, δεν αποτελεί απλώς ένδειξη τρέχουσας πίεσης — μπορεί επίσης να αποκαλύψει βαθύτερα προβλήματα, όπως κακή δομή του εδάφους, προβλήματα αποστράγγισης ή λάθη διαχείρισης στο παρελθόν. Αντί να αυξάνουν τυχαία τις εισροές, οι καλλιεργητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτά τα δεδομένα για να διορθώσουν την υποκείμενη αιτία.
Προσδιορισμός ζωνών παραγωγικότητας αγρών με βάση το μέσο NDVI για 4 έτη.
Πώς να παρακολουθείτε την αποκατάσταση της βλάστησης μετά από ακραία καιρικά φαινόμενα χρησιμοποιώντας το NDVI
Μετά από ένα σοβαρό χαλάζι ή παγετό, ένα χωράφι μπορεί να φαίνεται ομοιόμορφα κατεστραμμένο, αλλά η εμφάνιση μπορεί να είναι παραπλανητική. Ο κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης διαφοράς σάς επιτρέπει να διαχωρίσετε τις περιοχές που εξακολουθούν να είναι βιώσιμες από εκείνες που δεν έχουν ανακάμψει. Ένας χάρτης δείκτη μετά το συμβάν επισημαίνει γρήγορα ζώνες μειωμένης ζωντάνιας των φυτών, βοηθώντας στην στοχευμένη αναφύτευση ή στις προσπάθειες επεξεργασίας αντί να διαχειρίζεστε ολόκληρο το χωράφι τυφλά.
Εκτός από την παροχή γενικών ελέγχων υγείας, η παρακολούθηση των αλλαγών του δείκτη με την πάροδο του χρόνου μπορεί να ρίξει φως στο ποιες ποικιλίες καλλιεργειών είναι πιο ανθεκτικές στις μελλοντικές αποφάσεις φύτευσης .
Τα λεπτομερή αρχεία ευρετηρίου μπορούν επίσης να υποστηρίξουν αξιώσεις ασφάλισης καλλιεργειών , μειώνοντας τις πιθανότητες διαφορών.
Απομακρυσμένη εκτίμηση ζημιών στις καλλιέργειες με χρήση του δείκτη NDVI.
Πώς να εντοπίσετε προβλήματα στις καλλιέργειες νωρίς παρακολουθώντας τις αλλαγές στον NDVI
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα δεδομένα NDVI για να εντοπίσετε έγκαιρα τα προβλήματα των καλλιεργειών, προτού προκαλέσουν σοβαρή ζημιά. Δείτε πώς λειτουργεί στην Παρακολούθηση Καλλιεργειών EOSDA:
Κάθε φορά που είναι διαθέσιμη μια νέα δορυφορική εικόνα, το σύστημα υπολογίζει τιμές NDVI για τα πεδία σας.
Εάν υπάρξει πτώση στις τιμές του δείκτη — ένα πρώιμο σημάδι στρες στο φυτό — το σύστημα το επισημαίνει.
Λαμβάνετε μια αυτόματη ειδοποίηση που δείχνει ποιο πεδίο χρειάζεται προσοχή.
Αυτή η διαδικασία βοηθά τους αγρότες, τους γεωργικούς συμβούλους, τους εμπόρους, τους ασφαλιστές και άλλους που ασχολούνται με την παραγωγή καλλιεργειών να παραμένουν ενημερωμένοι χωρίς να χρειάζεται να ελέγχουν κάθε εικόνα χειροκίνητα. Εξοικονομεί χρόνο και υποστηρίζει ταχύτερη δράση όταν εμφανίζονται προβλήματα.
Παρακολουθήστε και αντιδράστε στις αλλαγές στη βλάστηση των καλλιεργειών με το εργαλείο αλλαγής τιμών NDVI.
Ο NDVI μπορεί να είναι μόνο ένας δείκτης, αλλά όταν χρησιμοποιείται σωστά, γίνεται ένα ισχυρό εργαλείο για τη λήψη πιο έξυπνων αποφάσεων διαχείρισης γεωργικών εκμεταλλεύσεων καθ' όλη τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου. Μακροπρόθεσμα, δημιουργεί έναν πιο ενημερωμένο τρόπο εργασίας με τη γεωργική γη και την ενίσχυση των αποδόσεων των καλλιεργειών.
Αναφορές
Kshetri, TB (Σεπτέμβριος 2018). Υπολογισμός NDVI, NDBI & NDWI με χρήση Landsat 7, 8. Γεωπληροφορική για Βιώσιμη Ανάπτυξη.
Martinez, A. de la I., Labib, SM (1 Μαρτίου 2023). Απομυθοποίηση του κανονικοποιημένου δείκτη βλάστησης διαφοράς (NDVI) για αξιολογήσεις έκθεσης στο πράσινο και πολιτικές παρεμβάσεις στον αστικό πρασίνισμα. Environmental Research, 220. https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.115155.
Huang, S. et al. (2021). Μια ανασκόπηση σχολίων σχετικά με τη χρήση του δείκτη βλάστησης με κανονικοποιημένη διαφορά (NDVI) στην εποχή της δημοφιλούς τηλεπισκόπησης. Journal of Forestry Research, 32, 1-6.
Απεικόνιση NDVI που σας δίνει τον έλεγχο των πεδίων σας. EOSDA. eos.com
EOS Data Analytics
