A növények vízellátottságának, vízstresszének és a rendelkezésre álló víznek a távérzékeléssel történő monitorozása a távérzékelésen alapuló növénytermesztés-menedzsment fontos része.
Ezeket az eszközöket széles körben használják a precíziós mezőgazdaságban, az erdészetben és a természeti katasztrófák kockázatának kezelésében.
Jelentőségük folyamatosan nő, mivel az időjárási szélsőségek kockázata egyre nagyobb, miközben a növénytermesztés éghajlati feltételei a világ számos régiójában romlanak.
Az alábbiakban ezeket az indexeket a OneSoil platformon történő alkalmazásukon keresztül mutatom be.
Három széles körben használt távérzékelési indexet — a Normalizált Különbségi Nedvességindexet (NDMI), a Talajnedvesség-indexet (SMI) és a Normalizált Különbségi Vízindexet (NDWI) — gyakran tévesen egymással felcserélhetőnek tekintenek. Valójában eltérő fizikai elveken alapulnak, a talaj–növény rendszer vízkörforgásának különböző elemeit tükrözik, ezért eltérően kell értelmezni őket.
💧Nedvesség- és víztartalom-indexek
Index | Leírás | Legjobb felhasználási terület |
NDMI (Normalizált Különbségi Nedvességindex) | A növények nedvességtartalmát becsüli. | Aszály vagy öntözési igény felismerése. |
SMI (Talajnedvesség-index) | A talaj nedvességtartalmának különbségeit mutatja. | A vízellátottság vizsgálata a növények korai fejlődési szakaszában. |
NDWI (Normalizált Különbségi Vízindex) | Kiemeli a felszíni vizeket és a magas nedvességtartalmú területeket. | Elöntések és vízborítottság vizsgálata. |
🌿 NDMI – ezt fogja a legtöbbet használni
Az NDMI a növények víztartalmát mutatja. Ennek alapja, hogy a növényi sejtekben lévő víz eltérően lép kölcsönhatásba a közeli infravörös és a rövidhullámú infravörös sugárzással. A két spektrális tartomány közötti különbség alapján következtetni lehet arra, hogy a növény mennyire van megfelelően ellátva vízzel.
Miért fontos: az NDMI már azelőtt jelezheti a vízstresszt, hogy az szabad szemmel láthatóvá válna. A növény megőrizheti a színét – és az NDVI-értékeit –, miközben a növények víztartalma már csökken. Mire a leveleken látható változások megjelennek, az információ már kevésbé lehet hasznos a beavatkozás megtervezéséhez.
A korlátja: levelekre van szüksége. Ritka állomány esetén vagy a szezon elején, amikor a műholdképen nagyobb részben látható a csupasz talaj, az NDMI értékei kevésbé kapcsolódnak közvetlenül a növények állapotához.
Az NDMI segít a gazdálkodóknak a növények vízellátottságának nyomon követésében és annak vizsgálatában, hogyan változik ez a szezon során.
A vízstressz felismerése
Az NDMI csökkenése jelezheti azokat a területeket, ahol a növények kezdenek vízhiánytól szenvedni. Ez még azelőtt megtörténhet, hogy a stressz egyértelműen láthatóvá válna a területen.
Az öntözés javítása
Az NDMI segít azonosítani a szárazabb területeket, valamint ellenőrizni, hogyan reagálnak a növények az öntözésre vagy a csapadékra. Az adatok a differenciált öntözés megtervezését is támogathatják.A túlzott nedvesség felismerése
Heves esőzés után a szokatlanul magas NDMI-értékek jelezhetik a túlzott nedvességet vagy a lehetséges vízborítottságot.A területi ellenőrzés és a betakarítás tervezésének javítása
Az NDMI megmutathatja, hogy a terület mely részei száradnak gyorsabban, illetve melyek maradnak nedvesebbek. Ezeket a területeket először lehet ellenőrizni, illetve az eredményeket figyelembe lehet venni a munkálatok és a betakarítás tervezésekor.
A leghasznosabb információt általában az NDMI-térképek időbeli összehasonlítása adja, nem pedig egyetlen műholdkép vizsgálata.
1. Május – búza heterogén talajviszonyokkal rendelkező területen. Jól láthatók az alacsonyabb vízellátottságú területek.
2. Június 30. – az éréshez közeledő gabonafélék. A terület egy részén még mindig nagyon magas a növények nedvességtartalma. Ez a különbség valódi színes műholdképen nehezen különböztethető meg.
3. Az NDMI-értékek növekedése a teljes területen az április 18-i csapadék után.
Mikor kevésbé hasznos az NDMI?
Az NDMI kevésbé megbízható, amikor a növényállomány ritka, és a műholdfelvételen a csupasz talaj jelentős része látható.
Mivel az NDMI elsősorban a növényzet víztartalmára érzékeny, kevésbé hasznos, amikor a műhold jeleire erősen hat a szabadon lévő talaj.
Ilyen körülmények között az SMI relevánsabb információt nyújthat.
NDMI GYIK
Mi az NDMI?
Mi az NDMI?
Az NDMI (Normalizált Különbségi Nedvességindex) egy műholdas adatokon alapuló index, amely a növényzet víztartalmának monitorozására szolgál.
Mi az NDMI képlete?
Mi az NDMI képlete?
A növények leveleinek a spektrum két tartományában – a közeli infravörös (NIR, körülbelül 780–860 nm) és a rövidhullámú infravörös (SWIR, körülbelül 1550–1750 nm) tartományban – mutatott optikai tulajdonságain alapul.A sugárzás elnyelésének és szórásának különbségei, különösen a növényi szövetekben található vízzel kapcsolatban, lehetővé teszik a növények vízellátottságának értékelését.
NDMI = (NIR − SWIR) / (NIR + SWIR)
Hogyan kell értelmezni az NDMI-t?
Hogyan kell értelmezni az NDMI-t?
Általánosságban a magasabb NDMI-értékek magasabb növényi nedvességtartalmat jeleznek, míg az alacsonyabb értékek szárazabb növényeket vagy kialakuló vízstresszt jelezhetnek.
💧SMI – a korai fejlődési szakasz specialistája
A Talajnedvesség-index (SMI) a talajnedvesség és a növények vízellátottsága közötti különbségek vizsgálatára szolgál. Az NDMI-vel ellentétben, amely elsősorban a növényzet nedvességtartalmát tükrözi, az SMI a felszín hőmérsékletéből és a növényborítottságból származó információkat kombinálja.
Különösen hasznos a növények korai fejlődési szakaszában, amikor még kicsik a növények, és a talajfelszín jelentős része látható. Az SMI segíthet a szárazabb területek azonosításában, a csapadékra vagy öntözésre adott reakció nyomon követésében, valamint azoknak a területeknek a felismerésében, ahol a vízellátottság korlátozó tényezővé válhat.
Az SMI műholdas adatokból, 20 m-es térbeli felbontással készül, ezért a térképek kevésbé részletesnek tűnhetnek, mint egyes más növényzeti vagy nedvességindexek térképei. Ezért az SMI inkább nagyobb nedvességi mintázatok és területi zónák azonosítására alkalmas, nem pedig a területen belüli nagyon kis eltérések kimutatására.
SMI GYIK
Mit mutat az SMI?
Mit mutat az SMI?
Az SMI a területen belüli nedvességi különbségek kiemelésére szolgál, különösen akkor, amikor a növényzet borítottsága korlátozott, és a talajfelszín erősebben befolyásolja a műhold jelét.
Mi az SMI képlete?
Mi az SMI képlete?
Az SMI két Sentinel-2 spektrális sávot használ: B8A (NIR) és B11 (SWIR):
SMI = (SWIR − NIR) / (SWIR + NIR)
A közeli infravörös és a rövidhullámú infravörös visszaverődésének különbsége segít azonosítani a nedvességi viszonyokhoz kapcsolódó eltéréseket.
Hogyan kell értelmezni az SMI-t?
Hogyan kell értelmezni az SMI-t?
Az SMI-t elsősorban ugyanazon terület különböző részeinek összehasonlítására és az időbeli változások nyomon követésére érdemes használni, nem pedig egyetlen, minden körülményre érvényes küszöbérték alapján.
Mekkora az SMI térbeli felbontása?
Mekkora az SMI térbeli felbontása?
A Sentinel-2 B8A és B11 sávjainak natív térbeli felbontása egyaránt 20 m. Ez azt jelenti, hogy az SMI kevésbé részletes, mint a Sentinel-2 10 m-es sávjain alapuló indexek, de továbbra is alkalmas a mezőgazdasági területeken előforduló nagyobb nedvességi mintázatok azonosítására.
🌧️ NDWI – egy teljesen más kérdés
Ha az NDWI-t egy egészséges búzával borított területen alkalmazza, az eredmény hibásnak tűnhet: lapos, negatív és szinte egyenletes a növényállapotok széles skáláján. Nem hibás. A OneSoil által használt – McFeeters-féle – változatot a nyílt víz kimutatására, nem pedig a növényállapot leírására fejlesztették ki.
Miért fontos: ha problémát okoz a terület elöntése – például tartós esőzés vagy a tél után –, az NDWI pontosan megmutathatja a vízzel borított területeket. Ez a különbség a veszteségek becslése és azok mérése között, és a módszer egyetlen területtől akár egy egész régió vizsgálatáig alkalmazható.
A korlátja: nem a növényállapotot bemutató réteg, ezért az ilyen értelmezése könnyen hibás következtetésekhez vezethet.
A mezőgazdaságban ez az index különösen hasznos a felszíni vizek, elöntött területek, vízborítottság és vízzel telített területek gyors és egyértelmű felismerésére.
5. NDWI búzával borított területen.
6. Az NDWI és az NDMI összehasonlítása felszíni vizet tartalmazó területen.
Az NDWI egyértelműen kirajzolja a vízzel borított területeket. Ugyanezen műholdfelvételen az NDMI nedvességindex sokkal nagyobb változatosságot mutat a felszínen, ezért nehezebb vele megkülönböztetni a nyílt vizet vagy az elöntött területeket.
NDWI GYIK
Mit mutat az NDWI?
Mit mutat az NDWI?
Az NDWI elsősorban a felszíni vizek – például elöntött területek, állóvíz és vízzel telített területek – felismerésére szolgál.
Hogyan számítják ki az NDWI-t?
Hogyan számítják ki az NDWI-t?
A McFeeters-féle NDWI a zöld és a közeli infravörös (NIR) sávokat használja:
NDWI = (GREEN − NIR) / (GREEN + NIR)
Hogyan kell értelmezni az NDWI-t?
Hogyan kell értelmezni az NDWI-t?
Általánosságban a magasabb pozitív értékek felszíni vízhez kapcsolódnak, míg a növényzet és a száraz területek általában alacsonyabb vagy negatív értékeket mutatnak.
Mire használható az NDWI a mezőgazdaságban?
Mire használható az NDWI a mezőgazdaságban?
Elsősorban elöntések, vízborítottság, vízzel telt mélyedések és nedves területek felismerésére használható, különösen heves esőzések után.
Miért negatív gyakran az NDWI a növényekkel borított területeken?
Miért negatív gyakran az NDWI a növényekkel borított területeken?
Mert az indexet elsősorban a nyílt víz, valamint a szárazföld és a növényzet elkülönítésére tervezték. Ezért egy egészséges növényállománynak nem kell pozitív NDWI-értéket mutatnia.
🧑🌾 Miért nem csak elméleti különbségről van szó?
Eső után a nedvességindex az egész területen emelkedik. Ez az időjárás hatása.
Az egyenletes változás azt mutatja meg, mi érkezett az égből. Csak a két időpont között tartósan fennmaradó különbség árul el valamit a talajról.
Ha egyetlen időpont adatait vizsgálja ezen összefüggés nélkül, a térkép úgy tűnhet, mintha javulást mutatna, miközben a területen semmi sem változott. Ha nem a megfelelő indexet választja az adott helyzethez, nem egyszerűen kevésbé pontos választ kap – hanem hibásat, amely ugyanolyan meggyőzőnek tűnhet, mint egy helyes válasz.
🛰️ Az indexek összehasonlítása
Három index, amelyek mindegyike más kérdésre ad választ, csak akkor igazán hasznos, ha egymás mellett is megvizsgálhatja őket. Mindhárom ugyanazon a területen, ugyanazon a napon, egyetlen koppintással elérhető a OneSoilban – és nemrég továbbfejlesztettük az NDMI, az SMI és az NDWI megjelenítését, így az indexek közötti különbségek sokkal könnyebben értelmezhetők.
Kutatási és fejlesztési csapatunk a frissítést különböző típusú területeken tesztelte: öntözött területeken a Közel-Keleten, európai gazdaságokban és ázsiai rizsföldeken.