شاخص پوشش گیاهی NDVI
فهرست
اختیار افراد قرار می‌دهند. شاخص ndvi وجود گیاهان سبز زنده را با استفاده از نوارهای مرئی و نزدیک به مادون‌قرمز تشخیص داده و سپس اطلاعات به‌دست‌آمده را به عددهای قابل‌فهم تبدیل می‌کند. در چند سال اخیر این شاخص پوشش گیاهی توانسته است پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه تولید محصولات کشاورزی و زراعی به دست آورده و نقش مهمی در بالا بردن مرغوبیت و کیفیت محصولات زراعی داشته است؛ بسیاری از کشاورزان برای داشتن محصولات درجه‌یک و برآورد تقریبی درآمد سالیانه، ترجیح می‌دهند از این شاخص استفاده کنند.
اگر قصد دارید تا اطلاعات تکمیلی در مورد شاخص NDVI کسب کنید؛ با ما تا انتهای این مقاله همراه باشید؛ چراکه قرار است به سؤال‌های زیر پاسخ دهیم:
- شاخص NDVI چیست و چه طور می‌تواند در تشخیص سلامت گیاهان، مفید باشد؟
- شاخص پوشش گیاهی چگونه قابل‌محاسبه است؟
- NDVI چه اطلاعاتی را در اختیار ما می‌گذارد و چه مزایا و معایبی دارد؟
همچنین شما می توانید برای مطالعه بیشتر مقاله شاخص های گیاهی، شاخص سطح برگ بخوانید تا در مورد انواع شاخص های گیاهی بیشتر آگاه شوید.
شاخص پوشش گیاهی NDVI چیست؟
شاخص Normalized Difference Vegetation یا همان ndvi، بر اساس میزان و نحوه‌ی بازتاب طیف الکترومغناطیس، اطلاعات ارزشمندی در رابطه با سلامت محصولات زراعی، در اختیار ما قرار می‌دهد. شاخص پوشش گیاهی اطلاعات کلی و مفیدی از وضعیت زمین کشاورزی و محصولات آن در اختیار افراد قرار می‌دهند. از این شاخص نمی‌توان برای تعیین یک بیماری خاص در گیاهان استفاده کرد و فقط می‌توان وضعیت کلی زمین کشاورزی یا وضعیت خاک و حجم محصولات یک زمین را تعیین کرد؛ در ادامه به توضیحات بیشتری در مورد شاخص پوشش گیاهی می‌پردازیم و مزایا و کاربرد شاخص ndvi را معرفی می‌کنیم.
اگر بخواهیم خلاصه‌ای در مورد نحوه‌ی اجرا و اندازه‌گیری شاخص NDVI ذکر کنیم؛ باید بگوییم که، رنگ‌دانه‌های کلروفیل که سبب رنگ سبز در گیاهان هستند، امواج سبز را منعکس و امواج قرمز را جذب می‌کنند. بنابراین گیاه هرچقدر سالم‌تر باشد؛ نور سبز را بیشتر منعکس می‌کند و نور قرمز را جذب می‌کند. این مقادیر توسط سنسورهای خاص و از طریق ماهواره‌ها قابل‌اندازه‌گیری هستند.
تاریخچه NDVI
برای نخستین بار در سال 1973 زمانی که یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه تگزاس اولین داده‌های ارسال‌شده از ماهواره رصد زمین را بررسی می‌کردند، متوجه وضعیت پوشش گیاهی روی زمین شدند. ابزار تصویربرداری این گروه طول‌موج‌های نور مادون‌قرمز بود که موفق شده بود پوشش گیاهی منعکس‌شده روی زمین را ثبت کند، با استفاده از داده‌های ماهواره Landsat1 در آن زمان، این گروه تحقیقاتی توانست تغییرات پوشش گیاهی یک منطقه را در طول فصل رشد تصویربرداری کند. این گروه به ازای هر پیکسل زمین، طول‌موج‌های نور منعکس‌شده را به‌وسیله یک ndvi پردازش کرده و از این طریق توانستند به پوشش و سلامت گیاهی مزارع یا زمین‌های کشاورزی دست پیدا کنند.
در این سال اولین قدم به سمت تشخیص و برآورد سلامت گیاهان در سراسر جهان و بررسی تقریبی پوشش گیاهی منطقه‌ای برداشته شد. شاخص‌های پوشش گیاهی یکی از مهم‌ترین اکتشافات بشر هستند که توانستند کمک زیادی به کشاورزان یا محیط‌بانان به‌منظور کاشت محصولات بهتر یا بررسی تغییرات اکوسیستم کنند؛ از سال 1973 تاکنون شاهد افزایش پیشرفت چشمگیر در حوزه شاخص پوشش گیاهی در جهان و کشور ایران بوده‌ایم.
نحوه محاسبه شاخص پوشش گیاهی
برای محاسبه شاخص پوشش گیاهی باید اقدام به مقایسه مقادیر جذب نور قرمز و امواج مادون‌قرمز نزدیک با یکدیگر کنیم؛ این کار کمک می‌کند تا بفهمیم وضعیت سلامت پوشش گیاهی یک منطقه به چه صورت است. با استفاده از فرمول ساده ریاضی زیر می‌توان ndvi را محاسبه کرد و داده‌های خام ماهواره‌ای را به عددهای قابل‌فهم در شاخص‌های پوشش گیاهی تبدیل کرد.
با استفاده از فرمول ndvi می‌توان اطلاعات موجود در امواج مادون‌قرمز نزدیک و باندهای قرمز را در یک مقدار واحد ترکیب کرد، این کار با کاهش بازتاب باند طیفی قرمز از مادون‌قرمز انجام می‌شود، سپس آن را بر مجموع بازتاب قرمز و مادون‌قرمز نزدیک تقسیم می‌کنند. یکی از مهم‌ترین مواردی که در موردمحاسبه شاخص پوشش گیاهی باید در نظر گرفته شود، این است که مقدار شاخص همیشه بین -1 تا +1 خواهد بود، مقادیر کمتر از -1 نشان‌دهنده اجسام غیر آلی یا گیاهان مرده است، همچنین مقادیر 0 تا +1 نشان‌دهنده سالم‌ترین نوع گیاه و عدد 0 نشان‌دهنده کمترین مقدار سلامت گیاهان است. این تصاویر می‌تواند برای انواع مزارع کوچک و بزرگ مورداستفاده قرارگرفته و وضعیت کلی آن‌ها را تعیین کند.
NDVI چه اطلاعات موردنیازی از گیاه به ما می‌دهد؟
در تمامی مراحل رشد و بلوغ گیاهان، از زمانی که یک گیاه از خواب زمستانی بیدار می‌شود تا هنگامی‌که در اواخر تابستان به بلوغ و رشد خود می‌رسد تمامی خواص بازتابی آن دچار تغییر می‌شود، با استفاده از شاخص ndvi می‌توان این تغییرات را پیگیری کرد. همان‌طور که مشاهده کردید کاربرد شاخص ndvi بسیار گسترده است و می‌تواند وضعیت کلی و کیفی گیاهان یا درختان را در اختیار افراد قرار دهد، با استفاده از این شاخص می‌توان به‌آسانی قسمت‌های مختلف گیاه را بررسی کرد و در صورت وجود هرگونه اشکال آن را برطرف کرد؛ علاوه بر این، با استفاده از آن می‌توان مجموعه‌ای از سرنخ‌های قابل‌سنجش در زمین زراعی و آنچه برای گیاهان اتفاق می‌افتد را بررسی نمود.
موارد مختلفی مانند انواع بیماری‌های گیاهی، خشک‌سالی، آفات گیاهی و سیل از موارد متعددی هستند که روی پوشش گیاهی و به‌نوبه خودروی تعیین ndvi تأثیر می‌گذارند. در کشاورزی با تکیه‌بر علوم فضایی و استفاده از ماهواره‌های سنجش از راه دور، می‌توان تمامی این مخاطرات را پیش‌بینی کرد و در صورت امکان راه‌حل مناسبی برای پیشگیری یا برطرف کردن آن‌ها پیدا کرد. پس‌ازاینکه نور خورشید به سطح گیاه می‌تابد ماهواره‌ها طول‌موج‌های منعکس‌شده از گیاهان را دریافت کرده و پس از بررسی، تصویری قابل‌فهم از آن‌ها ترسیم می‌کنند.
برای پردازش زمین‌های کشاورزی خود با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، می‌توانید از سامانه ست پلت استفاده کنید، این سامانه با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، سبب نظارت دقیق بر محصولات زراعی و بررسی دقیق آن‌ها می‌شود. شما می‌توانید از این مجموعه در تمامی مراحل مانند کاشت، داشت و برداشت بهره ببرید، ست پلت در تمامی مراحل کشاورزی تا جمع‌آوری محصول کنار شما است و برای داشتن محصولاتی پررونق و باکیفیت به شما کمک می‌کند. بهتر است بدانید عدم شناسایی به‌موقع نقاط ضعف زمین می‌تواند خسارت‌های زیادی را به همراه بیاورد، به همین دلیل استفاده از این شاخص به شما کمک می‌کند نقاطی از زمین کشاورزی که گیاهان در آن رشد نکرده یا تراکم پایینی دارند را شناسایی کرده و سپس در راستای احیای آن اقدام کنید.
مزایا و معایب شاخص NDVI
شاخص پوشش گیاهی nvdi دارای مزایا و معایب خاص خود است، پس از کسب اطلاعات لازم در مورد این موضوع که شاخص ndvi چیست؟ بهتر است با مزایا و معایب آن نیز آشنا شوید.
مزایای شاخص NDVI
از مهم‌ترین واصلی‌ترین مزایای شاخص ndvi می‌توانیم به موارد زیر اشاره‌کنیم:
- این شاخص یک محاسبه ریاضی پیکسلی است و با بهره گرفتن از ابزار GIS بر روی یک تصویر ارائه می‌شود.
- با استفاده از آن می‌توان به‌راحتی نقاط مختلف زمین‌های کشاورزی را بررسی کرد و وضعیت پوشش گیاهی را گزارش داد.
- به جهت بررسی و تجزیه‌وتحلیل میدانی هدفمند زمین‌های کشاورزی موجود در سراسر جهان، می‌توان از شاخص ndvi استفاده کرد.
- این شاخص می‌تواند در مقیاس قاره‌ای و جهانی مفید باشد و در کمترین زمان اطلاعات ضروری در اختیار افراد قرار دهد.
- به‌منظور بالا بردن پتانسیل بازده مزارع و تولید محصولات کشاورزی مرغوب‌تر، می‌توان از این شاخص استفاده کرد، علاوه بر این به‌منظور کاهش تأثیرات زیست‌محیطی روی محصولات کشاورزی و تنظیم زمان کاشت با وضعیت جوی و آب و هوایی نیز، این شاخص گزینه مناسبی است.
- توجه کردن به شاخص ndvi کنار مواردی مانند داده‌های آب و هوایی، می‌تواند بینش بهتری در مورد الگوهای یخبندان، سیل یا خشک‌سالی در اختیار افراد قرار دهد.
- در حال حاضر شاخص ndvi جزو محبوب‌ترین و گسترده‌ترین شاخص‌های پوشش گیاهی است که می‌تواند تصاویری با وضوح‌بالا در اختیار افراد قرار دهد.
معایب شاخص NDVI
در ادامه این قسمت مهم‌ترین معایب شاخص ndvi را معرفی می‌کنیم:
- زمانی که گیاه به آستانه رشد معینی می‌رسد، شاخص ndvi حساسیت خود را از دست می‌دهد، به این منظور اگر گیاهی به‌صورت فعال رشد کند، تشخیص یک گیاه سبز معمولی با یک گیاه سبز غیرعادی تقریباً غیرممکن است.
- کیفیت تصاویر شاخص ndvi به وضعیت آب و هوایی بستگی دارد، اگر هوا برای مدت طولانی ابری باشد تصاویر ماهواره‌ای نامشخص خواهند بود یا کیفیت لازم را ندارند؛ البته مواردی مانند مه یا آلودگی‌های جوی نیز ممکن است باعث کاهش کیفیت این شاخص شوند.
- ایجاد نویزهای تصادفی یا نویزهای ارتباطی نیز از دیگر معایب این شاخص‌ها به‌حساب می‌آیند.
سخن نهایی
شاخص گیاهی NDVI کمک می‌کند تا تغییرات فصلی در گیاهان را به‌خوبی بررسی کرده و از سلامت گیاهان مطلع گردیم. این شاخص، برخلاف باور برخی افراد، راهی برای تشخیص بیماری‌های خاص در گیاهان نیست و راهی برای آگاهی از سلامت گیاهان یا وجود یک عامل در عدم سلامتشان است. درواقع کاربرد شاخص NDVI در بروز عواملی نظیر آفات، خشک‌سالی، بیماری و … است که موجب آسیب به گیاهان می‌شوند. از طریق این شاخص می‌توان به‌سرعت از وجود عاملی در آسیب به گیاهان، آشنا شده و به مقابله با آن پرداخت. اندازه‌گیری شاخص NDVI مزارع و باغ‌ها، یکی از خدمات ما در ست پلت محسوب می‌شود؛ اطلاعات هواشناسی و تعیین زمان کاشت و برداشت، نقشه‌ی بافت خاک و اندازه‌گیری انواع شاخص‌های گیاهی نظیر NDVI، NDWI، LAI، CHL، NDRE و MSAVI ازجمله خدمات ما در ست پلت، محسوب می‌شوند.
شرکت ست پلت
با استفاده از بهترین و مؤثرترین روش‌های ممکن باعث افزایش کیفیت زمین و محصولات می‌شود و علاوه بر آن از هزینه‌های اضافی را کاهش می‌دهد؛ برای مشاوره تخصصی به صفحه تماس با‌ما مراجعه کرده و از مشاوره رایگان کارشناسان ما بهره‌مند شوید.