Нормалізований диференційний вегетаційний індекс

Нормалізований диференційний вегетаційний індекс^[1] (англ. Normalized Difference Vegetation Index; NDVI) — простий кількісний показник кількості фотосинтетичної активної біомаси (що зазвичай називається вегетаційним індексом). Один з найпоширеніших і використовуваних індексів для вирішення завдань, які застосовують кількісні оцінки рослинного покриву.

Обчислюється за наступною формулою:

{\mbox{NDVI}}={\frac {({\mbox{NIR}}-{\mbox{Red}})}{({\mbox{NIR}}+{\mbox{Red}})}}

де

NIR — 760-900 нм, відбивальна інфрачервона область спектру,
Red — 630-690 нм, видима червона область спектру^[1].

Згідно з цією формулою, щільність рослинності (NDVI) в певній точці зображення дорівнює різниці інтенсивностей відбитого світла у видимому і інфрачервоному діапазоні, діленою на суму їх інтенсивностей. Розрахунок NDVI базується на двох найбільш стабільних (не залежних від інших чинників) ділянках спектральної кривої відображення судинних рослин. У видимій області спектру (0,4-0,7 мкм) лежить максимум поглинання сонячної радіації хлорофілом вищих судинних рослин, а в інфрачервоній області(0,7-1,0 мкм) знаходиться область максимального відображення клітинних структур листа. Тобто висока фотосинтетична активність (пов'язана, як правило, з густою рослинністю) веде до меншого відображення у видимій області спектру і більшому в інфрачервоній. Відношення цих показників один до одного дозволяє чітко відділяти і аналізувати рослинні від інших природних об'єктів. Використання ж не простого відношення, а нормалізованої різниці між мінімумом і максимумом відображень збільшує точність вимірювання, дозволяє зменшити вплив таких явищ як відмінності в освітленості знімка, хмарності, серпанку, поглинання радіації атмосферою і ін.

З часу розробки алгоритму для розрахунку NDVI (Rouse B.J. et all, 1973^[2]) у нього з'явилося досить багато модифікацій призначених для зменшення впливу різних перешкодоутворюючих чинників. Таких, приміром, як поглинання аерозолями атмосфери (англ. atmospheric - resistant vegetation index – ARVI), відбиття від ґрунтового шару (англ. soil adjusted vegetation index – SAVI) та ін. Для розрахунку цих індексів використовуються формули, що враховують відношення між відбиваючою здатністю різних природних об'єктів і рослинністю в інших діапазонах, окрім червоного і інфрачервоного, що робить їх складнішими в застосуванні. Існують також індекси, ґрунтовані на NDVI, які коригують відразу декілька завадоутворюючих чинників, як, наприклад EVI (англ. Enhanced vegetation index).

Для відображення індексу NDVI використовується стандартизована безперервна градієнтна або дискретна шкала, що показує значення в діапазоні від -1 до +1 в %, чи у в діапазоні 0…200 (-100…+100), що зручніше, оскільки кожна одиниця відповідає 1 % зміни показника. Завдяки особливості відображення в NIR-RED областях спектру, природні об'єкти, не пов'язані з рослинністю, мають фіксоване значення NDVI.

Див. також

Студія аграрних систем
Яла (національний парк)
Програмне забезпечення Soft.Farm [Архівовано 22 січня 2020 у Wayback Machine.]

Примітки

↑ ^а ^б Посудін Ю. І., 2003.
↑ Rouse J.W., Haas R.H., Schell J.A., Deering D.W. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS // In 3rd ERTS Symposium, NASA SP-351 I. — 1973. — P. 309—317.

Література

Посудін Ю. І. Методи вимірювання параметрів навколишнього середовища: Підручник. — К. : Світ (видавництво), 2003. — 288 с.

Deering, D.W. 1978. Rangeland reflectance characteristics measured by aircraft and spacecraft sensors. Ph.D. Diss. Texas A&M Univ., College Station, 338p.
Deering D.W., J.W. Rouse, Jr., R.H. Haas, and J.A. Schell. 1975. Measuring «forage production» of grazing units from Landsat MSS data, pp. 1169–1178. In Proc. Tenth Int. Symp. on Remote Sensing of Environment. Univ. Michigan, Ann Arbor.
Rouse, J.W., Jr., R.H. Haas, J.A. Schell, and D.W. Deering. 1973. Monitoring the vernal advancement and retrogradation (green wave effect) of natural vegetation. Prog. Rep. RSC 1978-1, Remote Sensing Center, Texas A&M Univ., College Station, 93p. (NTIS No. E73-106393)
Rouse, J. W., R. H. Haas, J. A. Schell, and D. W. Deering (1973) 'Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS', Third ERTS Symposium, NASA SP-351 I, 309—317.
Tucker, C.J. (1979) 'Red and Photographic Infrared Linear Combinations for Monitoring Vegetation', Remote Sensing of Environment, 8(2),127-150.

Посилання

Вегетационные індекси. ndvi.com.ua. Архів оригіналу за 7 червня 2017. Процитовано 7 грудня 2016.
Расчёт вегетационного индекса NDVI в геоинформационной системе QGIS [Архівовано 25 червня 2017 у Wayback Machine.]
Беспилотники и карты вегитационных индексов (NDVI) [Архівовано 23 липня 2017 у Wayback Machine.]
Індекси, що розраховуються за значеннями коефіцієнтів відбиття в широких спектральних діапазонах [Архівовано 22 вересня 2017 у Wayback Machine.]
Background on NOAA AVHRR
Background on NDVI [Архівовано 17 вересня 2008 у Wayback Machine.]
FAQ about vegetation indices
FAPAR as a replacement for NDVI
NDVICentral
VEGETATION Processing and Archiving Facility at VITO
VEGETATION Programme [Архівовано 28 червня 2019 у Wayback Machine.]
VEGETATION INDEX [Архівовано 7 червня 2017 у Wayback Machine.]

[FOOTNOTEПосудін_Ю._І.2003-1] а ^б Посудін Ю. І., 2003.

[2] Rouse J.W., Haas R.H., Schell J.A., Deering D.W. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS // In 3rd ERTS Symposium, NASA SP-351 I. — 1973. — P. 309—317.

[1]

[2]