پوشش گیاهی سالم طیف منحنی بازتاب کاملا مشخصی دارد که می‌توان با محاسبه تفاوت بین دو نوار قرمز مرئی (Red) و مادون قرمز نزدیک (NIR – Near Infrared) از آن بهره برد. مقادیر NDVI از 1- تا 1+ متغیر است. درواقع شاخص پوشش گیاهی NDVI همین تفاوت است که به صورت عددی از -1 تا +1 نمایش داده می‌شود.
راهکاری برای شناسایی تغییر از راه دور
شاخص نرمال‌شده تفاوت پوشش گیاهی یک محصول یا گیاه که به صورت منظم در طول دوره‌های زمانی محاسبه می‌شود، نشان‌دهنده اطلاعات زیادی از تغییر شرایط آن‌ها است. به عبارتی می‌توان از این شاخص برای تخمین سلامت گیاه از راه دور استفاده کرد.
کاهش ناگهانی در مقادیر NDVI می‌تواند نشانه‌ی رو به وخامت رفتن سلامت محصول باشد. البته مشاهده کاهش در این مقادیر می‌تواند بر اثر تغییرات عادی نیز رخ دهد؛ برای مثال در زمان برداشت محصول. به همین دلیل، لازم است تا شاخص نرمال‌شده تفاوت پوشش گیاهی (NDVI) با سایر داده‌های موجود مقایسه شود. تفسیر صحیح مقادیر شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی می‌تواند در پرورش زمین‌های سالم‌تر، کاهش هزینه کود و مراقبت بهتر از محیط‌زیست به کشاورزان کمک کند.
محاسبه شاخص تفاوت پوشش گیاهی (NDVI)
این شاخص از تصاویر ماهواره‌ای مشتق شده است و طبق فرمول زیر محاسبه می‌شود:
NIR: نور منعکس شده در طیف مادون قرمز نزدیک
RED: نور منعکس شده در محدوده طیف قرمز
بر اساس فرمول ذکر شده، تراکم پوشش گیاهی (NDVI) در نقطه‌ای مشخص از تصویر با اختلاف شدت نور منعکس شده در محدوده قرمز و مادون قرمز نزدیک، تقسیم بر مجموع شدت‌ها برابر است.
محدوده شاخص تفاوت پوشش گیاهی (NDVI)
محدوده شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی بین 1- تا 1+ تعریف شده است. مقادیر منفی NDVI عمدتا بخاطر ابرها، آب و برف است. اعداد نزدیک به صفر آن نیز به علت وجود سنگ‌ها و خاک لخت است.
مقادیر بسیار کوچک (0.1 و کمتر) تابع NDVI نشان‌دهنده مناطق خالی، متشکل از سنگ، ماسه یا برف است. اعداد متوسط در این شاخص (بین 0.2 تا 0.3) نشان دهنده درختچه‌ها و علفزارها است. مقادیر بزرگ (0.6 تا 0.8) هم جنگل‌های معتدل و گرمسیری را نشان می‌دهند.
اپلیکیشن جریب از این مقیاس استفاده می‌کند تا در لحظه به کشاورزان نشان دهد کدام مناطق از مزارع آن‌ها دارای پوشش گیاهی متراکم، متوسط یا کم است.
اشباع شاخص NDVI چه زمانی اتفاق می‌افتد؟
محدودیت‌های خاص شناخته‌شده‌ای در استفاده از شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی وجود دارد که نمی‌توان آن‌ها را نادیده گرفت. به عنوان مثال، پدیده‌ای که گاها اشباع نامیده می‌شود؛ این پدیده هنگامی رخ می‌دهد که مقدار رنگدانه‌های برگ به نقطه‌ای بحرانی رسیده باشد. بر اثر اشباع حساسیت شاخص تفاوت پوشش گیاهی NDVI کاهش می‌یابد.
با افزایش بازتاب طیف مادون قرمز نزدیک (NIR) در آخرین مراحل از رشد محصول، نور در محدوده طیف قرمز (RED) همچنان جذب می‌شود. به معنای دیگر با ثابت ماندن مقدار RED، مقدار NIR همچنان به افزایش خود ادامه می‌دهد. در نتیجه، میزان اعتماد‌پذیری شاخص NDVI در تشخیص سلامت محصولات کاهش می‌یابد.
به منظور حل این مشکل، بهتر است از شاخص‌های دیگری هم کمک گرفت. این کار برای رسیدن کاربران به نتیجه‌ای عینی‌تر از وضعیت محصول انجام می‌شود.
سنجش از راه دور شاخص NDVI
شاخص تفاوت پوشش گیاهی یکی از رایج‌ترین شاخص‌های سنجش از راه دور به حساب می‌آید. از جمله کاربردهای عملی آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تعیین کمی ذخایر جنگلی
- استفاده از آن به عنوان شاخص خشکسالی
- پیش‌بینی مناطق آتش‌سوزی
- نقشه‌های هجومی بیابانی
سامانه‌ی کشاورزی هوشمند جریب، از مزایای NDVI برای کمک به متخصصان محصول در هدایت آن‌ها به سوی مناطق دارای مشکل در مزرعه و افزایش دقت در انتخاب ویژگی‌های کود و آبیاری بهره می‌برد.
می‌توان از شاخص نرمال شده تفاوت رطوبت برای نظارت جهانی بر پوشش گیاهی استفاده شود؛ زیرا به جبران تغییرات در شرایط نوری، شیب سطح و قرار گرفتن در معرض عوامل خارجی کمک می‌کند.
معنای شاخص تفاوت پوشش گیاهی در کشاورزی
به بیان ساده، شاخص تفاوت پوشش گیاهی معیاری برای تعیین سلامت گیاه است. NDVI با توجه به اینکه چطور گیاه نور را در فرکانس‌های مشخصی منعکس می‌کند، کار می‌کند؛ چرا که برخی امواج جذب و بقیه منعکس می‌شوند. این شاخص به عنوان معیاری برای سلامت گیاه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کلروفیل (رنگدانه شاخص سلامتی)، نور مرئی را به شدت جذب می‌کند. از طرف دیگر ساختار سلولی برگ‌ها نور مادون قرمز نزدیک را به شدت منعکس میکنند. با کم‌آبی، بیماری یا پژمردگی گیاه لایه اسفنجی خراب می‌شود. در این شرایط گیاه به جای بازتاب نور مادون قرمز نزدیک، آن را جذب می‌کند. از این رو، مشاهده نحوه تغییر مادون قرمز نزدیک در مقایسه با نور قرمز، می‌تواند درصد کلروفیل را به صورت دقیق نشان دهد. میزان کلروفیل موجود در گیاه با سلامت آن رابطه مستقیم دارد.
شاخص NDVI 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. این اپلیکیشن از شاخص نرمال‌شده تفاوت پوشش گیاهی و سایر شاخص‌های پوشش گیاهی را به کاربران نمایش می‌دهد.
جریب نقشه‌ای رنگ‌آمیزی شده براساس شاخص تفاوت پوشش گیاهی (NDVI) هر زمین کشاورزی، در اختیار کاربران قرار می‌دهد. علاوه بر آن کاربران به آرشیو تصاویر NDVI باغات خود مربوط به سال‌های قبل دسترسی دارند. این کار امکان نظارت بر الگوی گردش زراعی و نرخ فعلی پوشش گیاهی را فراهم می‌سازد.
شاخص NDVI در جریب، چگونه به کشاورزان و کارشناسان کمک می‌کند؟
به کمک شاخص NDVI و تصاویر مربوط به آن روی نقشه‌ی باغ، می‌توان به تعیین نواحی قوی و ضعیف زمین پرداخت. نحوه کمک کردن NDVI به کارشناسان نظارت بر محصول، از طریق هدایت آن‌ها به سمت مناطق مشکل دار در زمین‌های کشاورزی و باغات است.
با ارائه مکان‌های جغرافیایی دقیق از مناطق مشکل‌دار به کارشناسان، می‌توان تا حد زیادی در زمان و استفاده از منابع صرفه‌جویی کرد. نسخه موبایل این پلتفرم به لطف نقشه‌ها و شاخص‌های سنجش از راه دور این کار را به خوبی انجام می‌دهد.
هر زمان تصویر ماهواره‌ای جدیدی که پردازش آن به کمک شاخص NDVI صورت گرفته در دسترس باشد، سیستم به صورت خودکار این تصاویر را روی محور زمانی یا تایم‌لاین نقشه به‌روزرسانی می‌کند. جریب با به روز نگه داشتن کشاورزان با وضعیت محصولاتشان، امکان اتخاذ بهترین تصمیم ممکن بر اساس داده‌ها را برای آنان فراهم می‌کند.
