NDVI i wykorzystanie kamer multispektralnych

  • by

Przyrost biomasy jest kluczowym parametrem pozwalającym ocenić stan upraw w rolnictwie. W precyzyjnym rolnictwie źródłem tych danych mogą być zdjęcia lotnicze lub satelitarne, wykorzystujące kamery z czujnikami podczerwieni. Zdjęcia wykonane w tej technologii pozwalają wyznaczyć wskaźniki wegetacyjne (ang. vegetation indices). W bazie danych Uniwersytetu w Bonn [1] możemy znaleźć ponad 250 indeksów, które można wykorzystać w celu określenia wegetacji roślin uprawnych i nie tylko. Jednym z najbardziej rozpowszechnionych indeksów wegetacyjnych i cieszących się największą popularnością wśród rolników jest NDVI (ang. Normalized Difference Vegetation Index). Na podstawie tego indeksu można stworzyć m.in. mapę dawkowania azotanowego.

Cała magia tego rozwiązania skryta jest w jednej prostej formule:

NDVI=(NIR – RED)/(NIR + RED) , gdzie

NIR to obraz reprezentujący odbicie światła w paśmie bliskiej podczerwieni,

RED to odbicie światła czerwonego.

Obraz RED można uzyskać za pomocą standardowego aparatu czy nawet telefonu, natomiast to zdjęcie kanału NIR wymaga kamery, czy raczej czujnika, pozwalającego na obrazowanie bliskiej podczerwieni – jest to rozszerzenie zdjęcia o dodatkowe spektrum informacji. Dlatego jeśli chcemy określić przyrost biomasy musimy pozyskać zdjęcia z kamer wyposażonych w ten dodatkowy czujnik, zwanych kamerami wielospektralnymi.

Kamery mogą być umieszczone na satelitach, samolotach oraz dronach, stąd podział na obrazy satelitarne i lotnicze.

Obraz satelitarny można pozyskać z ogólnodostępnych źródeł, np. Open Access Hub programu Copernicus – europejski program obserwacji Ziemi realizowany przez Komisję Europejską we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA).

Dane satelitarne charakteryzują się jednak dość niską rozdzielczością przestrzenną (od 10m do 60m na piksel w zależności od czujnika) – co oznacza, że jeśli na 10m jest duża różnica biomasy zostanie ona na zdjęciu uśredniona. Dodatkowo bardzo często zdarza się, że pogoda uniemożliwia wykonanie zdjęcia, ponieważ niebo zakryte jest chmurami, które uniemożliwiają wykonanie dobrej jakości zdjęcia.

Alternatywą mogą być zdjęcia wykonane kamerami multispektralnymi (z dodatkowymi spektrami), jak np. Sequoia+ czy RedEdge-MX, umieszczonymi na pokładzie drona lub samolotu. Obrazy wykonywane są poniżej linii chmur więc nie ma zakłóceń jak w przypadku obrazowania satelitarnego. Wykonane obrazy charakteryzują się jednak szeroką rozdzielczością spektralną i dosyć małą liczbą dostępnych kanałów spektralnych, co oznacza, że możliwości analizowania pola są bardzo ograniczone.

Najbardziej wyrafinowanym sprzętem, charakteryzującym się wysoką rozdzielczością przestrzenną oraz spektralną, pozwalającym na precyzyjną analizę pól pod kątem wegetacji są kamery hiperspektralne, ponieważ obrazowanie NIR jest jeszcze dokładniejsze niż w technologii multispektralnej.

[1] Henrich V. (et al.) A database for remote sensing indices, https://www.indexdatabase.de/db/i.php, dostęp: 26.06.2019 cc

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *