Что такое NDVI и его применение в сельском хозяйстве?

Что такое NDVI и его применение в сельском хозяйстве?

Вегетация растений в динамике — важнейший показатель для агрохозяйств, который позволяет контролировать состояние посевов. Отследить рост, развитие, жизненную активность культур без цифровых технологий на больших площадях невозможно. Эффективно задачу решает спутниковый мониторинг полей, в результате которого легко оценить индекс NDVI. 

Какие бывают значения NDVI?

Normalized Difference Vegetation Index — относительно нормализованный вегетационный индекс, шкала от -1 до 1. Усредненный показатель отражает количество фотосинтетической активности оцениваемой биомассы на конкретном участке, поле. Индекс NDVI вычисляют по поглощению и отражению культурами лучей красной и инфракрасной зоны спектра. Чем активней развиваются всходы во время вегетации, тем выше будет значение индекса. Культуры обладают разной способностью к поглощению, отражению световых волн. Каким может быть вегетационный индекс при оценке карты полей:

  • Отрицательные показатели. Характерны для неживых объектов: сооружения, здания, дороги, облака, водные бассейны, горы, снег;

  • Значение от 0,1 до 0,2. Информирует об открытой почве;

  • Диапазон 0,2-04. Разряженная, слабая растительность;

  • Вегетационный относительный индекс NDVI 0,4-0,6. Умеренная биомасса;

  • Показатель 0,6-1. Густые, здоровые посевы, которые нормально развиваются, соответствуют определенному этапу вегетации. 

При оценке показателей обязательно учитывают тип растений, сезон, сорт, региональные особенности климата, произрастания культур.

Как расшифровать снимки NDVI?

Спутниковые NDVI снимки — детализированная цветная карта, каждый тон соответствует интервалу значений. Нет стандартной гаммы, но для удобства используют следующую палитру:

  1. Естественная. Карта преимущественно в зеленых, коричневых, серых оттенках. Белый, коричневый цвет информирует об открытой почве или о погибающей, слабой, зараженной, разряженной растительности. При визуальной оценки показателя учитывают период вегетации. Оттенки зеленого на карте NDVI — нормальная всхожесть, здоровые культуры, равномерный рост биомассы;

  2. Контрастная. Для визуализации используют спектр светофора и оттенки основных цветов. Красный, розовый, желтый и его полутона — показатели характерны для открытой почвы, разряженных посевов, зараженных, погибающих культур. Зеленая палитра — нормальный, плотный покров, здоровые растения, активный рост. 

Значения NDVI необходимо правильно интерпретировать в динамике. Индексные карты вегетации постоянно обновляются. Новые спутниковые снимки фотографируются каждый день, а цветная карта видоизменяется, вносятся корректировки 1 раз в 4-7 дней.

Применение NDVI в сельском хозяйстве

Относительный индекс NDVI в сельском хозяйстве помогает предприятиям любого масштаба решать оперативные задачи, осуществлять мониторинг полей за выбранный период:

Здоровье и развития культур

Каждому типу растений присуща особенная структура надземной части всходов, стадия и скорость роста. На густоту биомассы влияет климат. Характеристики формируют отражательную способность культуры, а как следствие и значение оцениваемого NDVI в сельских хозяйствах. 

Индекс меняется по мере роста, цветения, созревания культуры. На этапе всходов показатель начинает расти, в момент бутонизации и активного цветения останавливается. Во время созревания плодов показатель будет снижаться. При интерпретации карты агроном должен учитывать другие факторы, которые влияют на состояние биомассы: плодородие почвы, технология возделывания и т.д. 

Динамика развития посевов за сезон

Индекс относительный NDVI в сельских хозяйствах превращается в мощный инструмент мониторинга. Значения можно анализировать в разные периоды рабочего сезона:

  • Начало. Легко оценить состояние культур сразу после всходов или перенесенной в грунте зимовки. Снимки могут отобразить и качество посевных работ: наличие просевов;

  • Середина. Оценка активной фазы роста помогает агроному понять, как развивается растений, здорово ли оно, как быстро наращивает зеленную массу;

  • Конец. Индекс информирует о степени созревания плодов, необходимости уборки урожая. 

Мониторинг полей легко осуществлять за несколько сезонов, сохраняя карты и анализируя снимки. Данные помогут понять, вовремя скорректировать подход к ведению агробизнеса.

Засоренность земель

Когда посевы начинают всходить, сорные травы могут быстро забить растения. Индекс поможет увидеть масштаб зарастания полей, концентрацию сорняков, проблемные участки, динамику распространения. Обладая актуальной информации, агроном примет меры, запланирует внесение гербицидов. Снимки также отобразят участки, атакованные вредителями, инфекциями, грызунами.

Оценка эффективности земледелия

Значение индекса на картах — актуальный показатель здоровья культур, их правильного развития. Но если NDVI не соответствует норме в конкретный период сезона, значит, растениям не хватает питательных веществ, влаги, комплексных удобрений. Значение может сигнализировать, что на определенном участке культуры угнетены или полностью погибли. Обладая информацией, агроном оперативно запланирует, организует: дополнительный полив, внесение активаторов роста, удобрений, гербицидов, ядов. 

Прогноз урожайности

В пик значений NDVI можно сделать максимально точный прогноз урожайности конкретной культуры. Если это озимая пшеница, наивысшее значение индекс достигнет в начале фазы колошения, он составит 0,8-0,9. Учитывая потенциальную урожайность сорта, легко понять, что при таком показателе урожайность будет максимальной. Если на этапе колошения индекс меньше нужного значения, не стоит ожидать больших объемов собранных плодов. 

Вегетационный индекс — инструмент, который помогает вести точечное земледелие, осуществлять мониторинг и минимизировать затраты агрохозяйства.

ТЕСТИРОВАТЬ
Оставьте заявку и тестируйте бесплатно сервис АгроСигнал в течение 14 дней

Читайте также

09.04.2024

Источник - блог компании РСХБ.цифра (Россельхозбанк) на habr.com.

Новый гость нашего подкаста «Цифровая грядка» — Владимир Коршунов, сооснователь и гендиректор компании «АгроСигнал», которая разрабатывает платформу с сервисами для компаний сельского...

Подробнее

20.03.2024

Подписано соглашение о стратегическом сотрудничестве между Нижегородским ГАТУ и «АгроСигналом»

Подробнее

27.02.2024

Основной профиль агропредприятия — растениеводство, под которое отдано 10 000 гектаров земли. Выращивают однолетние коммерческие культуры. Озимую и яровую пшеницу, ячмень, рапс, подсолнечник, корма для КРС.

Подробнее