Вегетационные индексы.

Вегетационный индекс (ВИ) это показатель, рассчитываемый в результате операций с разными спектральными диапазонами (каналами) ДДЗ, и имеющий отношение к параметрам растительности в данном пикселе снимка. Эффективность ВИ определяется особенностями отражения; эти индексы выведены, главном образом, эмпирически.

Основное предположение по использованию ВИ состоит в том, что некоторые математические операции с разными каналами ДЗЗ могут дать полезную информацию о растительности. Это подтверждается множеством эмпирических данных. Второе предположение – это идея, что открытая почва на снимке будет формировать в спектральном пространстве прямую линию (т.н. почвенная линия). Почти все распространенные вегетационные индексы используют только соотношение красного – ближнего инфракрасного каналов, предполагая, что в ближней инфракрасной области лежит линия открытой почвы. Подразумевается, что эта линия означает нулевое количество растительности.

В геопортале используется данные о следующих индексах

Нормализованный разностный ВИ (Normalized Difference VI, NDVI)

Впервые описан - Rouse et al. (1973), концепция впервые представлена - Kriegler et al. (1969). NDVI чаще всего имееют в виду при упоминании вегетационного индекса. Одно из преимуществ состоит в том, что его значения изменяются от -1 до 1, в отличие от RVI. Подробнее о NDVI.

Все три показателя растительного покрова основаны на 10(8)-дневных данных по растительному покрову, полученных от сенсора Terra/Aqwa MODIS при разрешении в 0.5 км (начиная с 2001 года).

Многие авторы определяют ухудшение или улучшение состояния растительности, сравнивая значения NDVI двух и более лет съемки. Подходы для сравнения этих величин могут быть как визуальными , так и статистическими. F.Kogan предложил новый индекс, который учитывает не отдельные значения NDVI, а изменение этих значений в течение вегетационного периода и на- звал этот индекс индексом условий роста растительности (Vegetation Condition Index VCI). VCI выражен следующим образом: VCIj=(NDVIj –NDVImin)/(NDVImax-NDVImin)*100%, где VCIj – значение индекса условий роста растительности для даты j; NDVIj – изображение NDVI значений для даты j; NDVImax – изображение максимальных NDVIзначений внутри всего набора данных; NDVImin – изображение минимальных NDVI значений внутри всего набора данных. То есть VCIj – это процентное отношение значений NDVI за время j по отношению к максимальной ам- плитуде изменений значений NDVI за рассматриваемый период времени. VCI используют в каче- стве показателя условий роста растительности в отдельно взятом регионе. Kogan успешно применил этот индекс для мониторинга засухи и оценки условий роста растительности как в США, так и в других странах. Он выяснил, что если использовать этот ин- декс в течение многих лет, то можно оценить потенциальную способность данного региона для получения урожаев сельскохозяйственных культур. Индекс VCI уменьшает влияние природных факторов (погодных условий, географических, экосистемных изменений, почвенных, раститель- ных, топографических условий), позволяет сравнивать между собой отсчеты NDVI в разных при- родных зонах, разных ландшафтах и при разных погодных условиях. На примере южного Судана было выявлено, что индекс VCI имеет более тесные связи с количеством выпавших осадков, чем NDVI. Индекс VCI был успешно применен при изучении климатологии засухи на юго-востоке Русской равнины. Данный индекс применялся в качестве показателя засухи в течение 20 лет. Зна- чения VCI изменялись от 0 до 100%, отражая изменения погодных условий вегетации от сухих до влажных. Условия считаются влажными и благоприятными для растительности на данной терри- тории при значении индекса более 70%. Изменения VCI в диапазоне 30-70% отражают близкие к норме условия увлажнения. Стрессовое состояние растительности наступает при значении индек- са менее 30%. Вычислялись сезонные (май – сентябрь) и месячные показатели засухи. Месячный показатель засухи определялся как частное от деления суммы месяцев с VCI< 30% за разные годы на число исследуемых лет, сезонный показатель учитывал только период возможной засухи май – сентябрь. Таким образом была определена средняя многолетняя продолжительность стрессового периода для разных районов и территорий юго-востока Русской равнины за ряд лет. Было выявле- но, что районы характеризуются особым внутрисезонным изменением показателя засухи, а сред- няя продолжительность засухи на значительной части территории сократилась в 1992 – 2001 годах по сравнению с 1982 – 1991 годами.