Индекс NDVI: как снимки со спутника помогают контролировать вегетацию в течение сезона

Чтобы проверить состояния полей без дистанционных инструментов контроля вегетации, агрономам нужно объезжать все поля и искать проблемные зоны «вручную». Карты NDVI помогают мониторить вегетацию онлайн — и заранее знать, на какие участки полей стоит обратить внимание в первую очередь. Как это работает? Сейчас расскажем.

NDVI — это вегетационный индекс, который отражает наличие и состояние посевов на поле. На базе этой оценки уже агроном решает, какие участки полей стоит осмотреть в первую очередь.

Зелёный цвет растений определяется количеством хлорофилла: если листья культуры, например, желтеют, а до уборки еще далеко, мы интуитивно понимаем, что с ними что-то не так. Индекс NDVI работает похожим образом — но оценивает не конкретный вид посевов, а то, насколько хорошо растения отражают световые волны.

Индекс NDVI может предупредить агронома об ухудшении состояния растений в определённой зоне, но о причинах этого ухудшения ничего не скажет. Тем не менее, разные показатели NDVI в разное время сезона можно использовать для анализа происходящего на поле.

NDVI поможет понять, как перезимовало растение. Обратите внимание на числовой показатель индекса:

Индекс NDVI покажет, как развиваются растения на поле.

Индекс вегетации поможет оценить готовность поля к уборке. Значения в диапазоне 0.3 – 0.35 сигнализируют о созревании культуры — можно приступать к уборке.

В приложении ДА.Помощник вы можете бесплатно проверить состояние каждого поля не только с помощью NDVI, но и с помощью MSAVI. Добавьте в приложение контуры полей, и первые значения индекса появятся на картах NDVI в первые сутки, в редких случаях — до 3-5 дней. Всё зависит от погоды.

Хлорофилл хорошо отражает зелёные световые волны и поглощает красные — этот процесс обеспечивает фотосинтез, а значит, рост и развитие культуры. Ближние инфракрасные волны отражает клеточная структура растения.

То есть, здоровый посев, в котором хлорофилла много и клеточная структура хорошая, будет поглощать красные световые волны и отражать ближние инфракрасные. А растение нездоровое — наоборот.

Так и рассчитывается формула NDVI:

Чтобы получить индекс NDVI задействуются космические аппараты, беспилотники, оборудованные NIR камерами. Съемка ведется из космического пространства или на высоте до 700 м, чтобы получить высококачественные фото и достоверные карты. Используемое оборудование дает возможность отснять около 5 тыс. га в сутки. Работа ведется в несколько этапов — проводится настройка аппаратуры с учетом вида сельскохозяйственных культур, после чего ставятся метки и проводится съемка. Также на данном этапе регистрируются координаты поля. После исследований предоставляется подробная карта местности.

NDVI — наиболее популярный вегетационный индекс, основным преимуществом которого являются фото высокого разрешения при использовании спутника Sentiel-2. В таком случае для расчета индекса используют каналы с разрешением 10 метров (1 пиксель равен 10х10 м). Индексы, использующие световые каналы, имеют разрешение 20 метров (1 пиксель равен 20х20 м).

Из недостатков NDVI стоит отметить потерю чувствительности при достижении определенной степени развития растения. То есть при значительных темпах развития невозможно отличить аномальное и обычное зеленое растение. Также на точность снимков влияют погодные условия. Если погода длительное время пасмурная, качество снимков снизится. Поэтому для решения некоторых задач может дополнительно использоваться радарная съемка.

При всех плюсах, индекс NDVI не всегда даёт корректную оценку полей — например, когда на поле мало растительной массы или только появились всходы.

В таком случае будет полезен MSAVI — модифицированный индекс растительности с коррекцией по почве. Он тоже помогает оценить состояние полей, но опирается не на растения, а на цвет и влажность грунта.

MSAVI можно использовать на всех этапах вегетации, но особенно полезен этот индекс в начале сезона, когда растительный покров ещё не скрыл почву. Ещё с помощью этого индекса удобно анализировать сильно прореженные посевы, между которыми есть заметные участки голой почвы.

Обсудить статью и рассказать о своём опыте использования индексов NDVI и MSAVI можно в нашем чате в Telegram. Там же можно задать вопрос о работе ДА.Помощника — наша поддержка поможет разобраться, как пользоваться индексами в приложении.