خشکی شدید نه تنها باعث وارد شدن تنش به محصولات زراعی می‌شود، بلکه می‌تواند منجر به از بین رفتن کل محصول شود. شاخص تفاوت رطوبت NDMI، می‌تواند تنش آب در مراحل اولیه و پیش از آن که مشکل غیر قابل کنترل شود، تشخیص دهد. استفاده از این شاخص برای نظارت بر آبیاری، به ویژه در مناطقی که آب مورد نیاز محصولات کشاورزی در آن بیشتر از چیزی است که طبیعت می‌تواند تأمین کند، به طور قابل توجهی به رشد گیاه کمک می‌کند. چنین مواردی است که شاخص نرمال‌شده تفاوت رطوبت را به یک ابزار عالی کشاورزی تبدیل می‌کند.
هرچند دو شاخص NDMI و NDWI که شاخص Normalized Difference Water Index است، اغلب با یکدیگر مقایسه می‌شوند، اما باید آن‌ها را دو معیار متفاوت درنظر گرفت. NDMI و نسخه Gao از NDWI برای تشخیص رطوبت در برگ‌ها از ترکیب طیف‌های مادون قرمز نزدیک و مادون قرمز با طول موج کوتاه استفاده می‌کنند. نسخه McFeeters از NDWI از ترکیب سبز و مادون قرمز نزدیک (GREEN-NIR) برای برجسته کردن اندام‌های آبی و بررسی تیرگی‌های آن استفاده می‌کند.
از این رو، برای جلوگیری از هرگونه سردرگمی، می‌توان گفت که NDMI از ترکیب طیف مادون قرمز با طول موج کوتاه (SWIR) و مادون قرمز نزدیک (NIR) استفاده می‌کند و باید به عنوان یک شاخص جداگانه از NDWI در نظر گرفته شود که محتوای آب اندام‌های آبی را اندازه‌گیری می‌کند.
محاسبه شاخص نرمال‌شده تفاوت رطوبت (NDMI)
شاخص نرمال‌شده تفاوت رطوبت با استفاده از بازتاب مادون قرمز نزدیک (NIR) و مادون قرمز با طول موج کوتاه (SWIR) محاسبه می‌شود.
طیف‌های NIR و SWIR در محاسبه‌ی NDMI به منظور کاهش اثرات جوی و روشنایی انتخاب شده‌اند. کانال طیف مادون قرمز با طول موج کوتاه (SWIR) به محتوای آبی پوشش گیاهی و ساختار مزوفیل برگ‌ها حساس است. از سوی دیگر طیف مادون قرمز نزدیک (NIR)، بازتاب درخشان را از بخش‌های ساختار داخلی و محتوای ماده خشک برگ حذف می‌کند. ترکیب این دو منجر به افزایش دقت داده‌های محتوای آبی پوشش گیاهی می‌شود. علاوه بر این، NDMI نسبت به NDVI از کاهش ناگهانی در مقادیر کمتری برخوردار است؛ ازین رو NDMI، شاخص بهتری برای جنگل‌زدایی است.
بیان ارزش‌های شاخص NDMI
همانند بسیاری از شاخص‌ها، شاخص NDMI تنها می‌تواند مقادیری بین 1- تا 1+ داشته باشد که همین امر تفسیر آن را بسیار آسان می‌کند. سیگنال نشان‌دهنده تنش آبی با مقادیر نزدیک به 1- نمایش داده می‌شود درحالیکه مقادیر نزدیک به 1+ می‌تواند نشان‌دهنده غرقابی باشد. بنابراین هر یک از مقادیر بین این دو عدد با وضعیت زراعی متفاوتی مطابقت دارند.
تفسیر شاخص NDMI
بازه NDMI | تفسیر |
1- تا 0.8- | زمین بایر یا خاک |
0.8- تا 0.6- | تقریبا پوشش تاجی وجود ندارد |
0.6- تا 0.4- | پوشش تاجی بسیار کم |
0.4- تا 0.2- | پوشش تاجی کم، پوشش تاجی بسیار کم یا خشک، نمناک |
0.2- تا 0 | پوشش تاجی کم تا متوسط، تنش آبی بالا یا پوشش تاجی کم تا متوسط، تنش آبی کم |
0 تا 0.2 | پوشش تاجی متوسط، تنش آبی بالا یا پوشش تاجی کم تا کتوسط، تنش آبی کم |
0.02 تا 0.4 | پوشش تاجی متوسط تا زیاد، تنش آبی بالا یا پوشش تاجی متوسط، تنش آبی کم |
0.4 تا 0.6 | پوشش تاجی زیاد، بدون تنش آبی |
0.6 تا 0.8 | پوشش تاجی بسیار زیاد، بدون تنش آبی |
0.8 تا 1 | پوشش تاجی کامل، بدون تنش آبی یا غرقابی |
منظور از پوشش تاجی، بخشی از زمین است که توسط گسترش طبیعی شاخ و برگ گیاهان که با نام «تاج درخت» شناخته می‌شوند، پوشیده شده است.
در نظر داشته باشید در طول فصل رشد مقادیر مختلفی از شاخص تفاوت رطوبت (NDMI) مشاهده می‌شود. علت این امر تفاوت اندک بازتاب گیاهان در هر مرحله فنولوژیکی است. همچنین ارتباط جالبی بین شاخص NDMI و NDVI برقرار است. تنش آبی نشان داده شده توسط NDMI را می‌توان با یک NDVI بسیار پایین‌تر از حد متوسط تأیید کرد.
موارد استفاده NDMI
- نظارت منظم بر محتوای آب موجود در محصولات کشاورزی
- تعیین مناطق یا مزارعی که در آن‌ها تنش آبی مشاهده می‌شود
- بهبود برنامه‌ریزی لجستیک برداشت محصولات
- تعیین سطوح اشتعال‌پذیری در مناطقی که مستعد آتش‌سوزی هستند
تجسم شاخص تفاوت رطوبت (NDMI)
دو روش متداول تجسم شاخص تفاوت رطوبت (NDMI)، استفاده از نمودارها و نقشه‌ها است. نقشه به وضوح نشان‌دهنده توزیع فضایی تنش آب در سرتاسر منطقه است. نموادر نیز تکامل آن را در طول زمان نشان می‌دهد.
محدوده این شاخص 1- تا 1+ است، که کمترین مقادیر (بین سفید تا قهوه‌ای کم‌رنگ) نشان‌دهنده مقادیر کم محتوای آبی در پوشش گیاهی و بیشترین مقادیر که با رنگ آبی نمایش داده می‌شوند بیانگر مقادیر بالای محتوای آب در پوشش گیاهی است. به بیانی دیگر، کاهش NDMI نشان‌دهنده تنش آب است، درحالی که مقادیر بالای NDMI می‌تواند نشان‌دهنده غرقابی باشد.
در این عکس می‌توانید دو تصویر از تغییرات NDMI یک منطقه را مشاهده کنید که به فاصله زمانی دو سال از یکدیگر گرفته شده‌اند. در تصویر سمت چپ هیچ نشانه‌ای تنش آبی مشاهده نمی‌شود؛ در حالی که تصویر سمت راست که در سال 2021 میلادی گرفته شده است، نشان‌دهنده محصولاتی است که بر اثر یک دوره طولانی کم آبی تحت تنش قرار گرفته‌اند.
در این تصویر به نظر می‌رسد مناطقی از این مزرعه بر اثر بارندگی‌های شدید از آب پر شده است. آب‌های موجود در این منطقه راهی برای جاری شدن ندارند؛ بنابراین در استخرها جمع می‌شوند. از آنجایی که غرقابی میزان محصولات را به طرز قابل توجهی کاهش می‌دهد، یک مشکل به حساب می‌آید.
بنابراین می‌توان با استفاده از NDMI به شناسایی و رفع مشکل غرقابی مناطق موجود در یک مزرعه و پیشگیری از بروز مجدد آن پرداخت.
شاخص NDMI در سامانه هوشمند مدیریت باغ جریب
اپلیکیشن جریب، به عنوان سیستم هوشمند مدیریت کشاورزی، یک ابزار عالی کنترل از راه دور برای ردیابی سلامت محصولات است که از شاخص رطوبت به همراه شاخص تفاوت پوشش گیاهی (NDVI) استفاده می‌کند. جریب نقشه‌ای رنگ‌آمیزی شده براساس NDMI هر زمین کشاورزی، در اختیار کاربران قرار می‌دهد. علاوه بر آن کاربران به آرشیو تصاویر NDMI باغات خود مربوط به سال‌های قبل دسترسی دارند و به این طریق می‌توانند تغییرات را مشاهده و بررسی کنند.
