Индексы спутникового мониторинга - NDVI

Источником данных для спутникового мониторинга полей являются два спутника оптико-электронного дистанционного зондирования Земли Sentinel-2, запущенных в рамках программы наблюдения Земли "Коперник" Европейского Космического Агенства.

Разрешения спутников в 10м хватает для полей среднего и большого размера, а пролёт раз в 5 дней позволяет следить за динамикой посевов в течение сезона (однако стоит учесть, что облачность может закрыть поле во время пролёта спутника)

Спутники Sentinel-2 ведут съёмку в 13 спектральных каналах от видимого света до коротковолнового инфракрасного (SWIR), примерно от 443 до 2190 нм.

КаналНазваниеЦентр, нмРазрешение, м
B1Coastal aerosol (аэрозоль)44360
B2Синий49010
B3Зелёный56010
B4Красный66510
B5Красная граница 170520
B6Красная граница 274020
B7Красная граница 378320
B8 NIR (ближний инфракрасный)84210
B8A Narrow NIR (ближний узкий инфракрасный)86520
B9Водяной пар94560
B10Перистые облака137560
B11SWIR 1 (коротковолновый инфракрасный)161020
B12SWIR 2 (коротковолновый инфракрасный)219020

Основные индексы, рассчитываемые по спутниковым снимкам, представлены в таблице

ИндексСхема рассчётаОписание
NDVI(B8 − B4) / (B8 + B4)Зелёная биомасса и общее состояние растений. При густом травостое выходит на насыщение. Разрешение 10 метров
NDRE(B8 − B5) / (B8 + B5)Содержание хлорофилла, косвенно азотное питание. Лучше NDVI различает густые посевы во второй половине сезона. Разрешение 20 м.
NDMI(B8 − B11) / (B8 + B11)Влагосодержание растительности, водный стресс. 
LAIНе простая формула, считается моделью Индекс листовой поверхности (м² листьев на м² земли).
FAPARДоля фотосинтетически активной радиации, поглощённая растениями (0–1). Подходит для моделей продуктивности и урожайности.

Самым часто используемым индексом считается NDVI (Normalized Difference Vegetation Index, нормализованный разностный вегетационный индекс), вычисляется по снимкам в каналах B4 и B8.

Здоровая зелёная растительность ведёт себя по-разному в этих двух диапазонах:

  • В красном (B4) хлорофилл сильно поглощает свет, поэтому отражение низкое.
  • В ближнем ИК (B8) листья сильно отражают свет из-за внутренней структуры клеток, поэтому отражение высокое.

Чем больше разница между B8 и B4, тем больше зелёной биомассы в пикселе. Поэтому:

NDVI = (B8 − B4) / (B8 + B4)

Числитель показывает эту разницу, а знаменатель нормирует результат, чтобы он не зависел от общей яркости (освещения, угла солнца) и лежал в диапазоне от -1 до 1.

  • Около 0.6–0.9: густая здоровая растительность.
  • Около 0.2–0.5: редкая растительность, ранние стадии, стресс.
  • Около 0–0.2: голая почва, стерня.
  • Ниже 0: вода, снег, облака.

Tractor Pilot Farm Manager визуализирует NDVI-индекс на карте поля в виде непрерывной сетки из множества цветных квадратов. Чем зеленее цвет квадрата, тем выше NDVI индекс в этой области.

Индексы показывают состояние косвенно, поэтому для агрономических выводов их надо подтверждать наземными данными (осмотр, пробы, датчики).

Для подгрузки слоя с индексом, нажмите интересующий индекс рядом с названием

Откроется календарь, на котором отмечены даты, за которые доступны спутниковые снимки для данного поля, по которым можно рассчитать выбранный индекс. Выберите на календаре интересующую дату

Регистрация аккаунта в системе "Коперник"

Так как количество запросов спутниковых снимков из системы "Коперник" лимитировано и центральные настройки доступа сервера могут исчерпать лимит, то рекомендуется зарегистрировать свой аккаунт в системе "Коперник" и внести данные в настройках TP FM

Для получения Client ID и Client Secret зарегистрируйтесь в системе по адресу https://shapps.dataspace.copernicus.eu/dashboard/

В блоке oAuth Clients нажмите кнопку Create. Срок действия ключа укажите максимальный

Перенесите данные в настройки Tractor Pilot Farm Manager

×

Подписывайся! 👇

На сообщества пользователей народного автопилота Tractor Pilot, там интересно!

Telegram MAX VK YouTube