مؤشر الاختلاف الطبيعي للغطاء النباتي

مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي ( NDVI ) هو مقياس يستخدم على نطاق واسع لقياس صحة الغطاء النباتي وكثافته باستخدام بيانات المستشعر. يتم حسابه من بيانات قياس الطيف في نطاقين محددين: الأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة. يتم الحصول على بيانات قياس الطيف عادةً من أجهزة استشعار عن بعد، مثل الأقمار الصناعية.

إن هذا المقياس شائع الاستخدام في الصناعة بسبب دقته. وهو يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالحالة الحقيقية للنباتات على الأرض. ومن السهل تفسير المؤشر: سيكون مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي قيمة بين -1 و1. والمنطقة التي لا يوجد بها أي نباتات سيكون مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي فيها صفرًا. وسيزداد مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي بما يتناسب مع نمو النباتات. والمنطقة التي بها نباتات كثيفة وصحية سيكون مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي فيها واحدًا. وتشير قيم مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي الأقل من 0 إلى نقص الأراضي الجافة. وسيعطي المحيط مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي -1

نبذة تاريخية مختصرة

^[1] متوسط مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي لستة أشهر في أستراليا، من 1 ديسمبر 2012 إلى 31 مايو 2013.

بدأ استكشاف الفضاء الخارجي على محمل الجد بإطلاق الاتحاد السوفييتي لسبوتنيك 1 في 4 أكتوبر 1957. وكان هذا أول قمر صناعي من صنع الإنسان يدور حول الأرض . أدت عمليات الإطلاق الناجحة اللاحقة، سواء في الاتحاد السوفييتي (على سبيل المثال، برنامج سبوتنيك وكوزموس ) ، أو في الولايات المتحدة (على سبيل المثال، برنامج إكسبلورر )، بسرعة إلى تصميم وتشغيل أقمار صناعية مخصصة للأرصاد الجوية . هذه هي المنصات المدارية التي تحمل أدوات مصممة خصيصًا لمراقبة الغلاف الجوي وسطح الأرض بهدف تحسين التنبؤ بالطقس . بدءًا من عام 1960، حملت سلسلة أقمار تيروس كاميرات تلفزيونية وأجهزة قياس الإشعاع. تبع ذلك لاحقًا (منذ عام 1964 فصاعدًا) أقمار نيمبوس وعائلة أجهزة قياس الإشعاع المتقدمة عالية الدقة على متن منصات الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA). يقيس الأخير انعكاس الكوكب في النطاقين الأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة، وكذلك في الأشعة تحت الحمراء الحرارية. وبالتوازي مع ذلك، طورت وكالة ناسا قمر تكنولوجيا موارد الأرض (ERTS)، الذي أصبح بمثابة مقدمة لبرنامج Landsat . كانت هذه المستشعرات المبكرة ذات دقة طيفية ضئيلة، لكنها كانت تميل إلى تضمين نطاقات في اللون الأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة، والتي تعد مفيدة للتمييز بين النباتات والسحب، من بين أهداف أخرى.

مع إطلاق أول قمر صناعي ERTS - والذي سرعان ما أعيدت تسميته إلى Landsat 1 - في 23 يوليو 1972 مع الماسح متعدد الأطياف (MSS)، مولت وكالة ناسا عددًا من التحقيقات لتحديد قدراته على الاستشعار عن بعد للأرض . كانت إحدى تلك الدراسات المبكرة موجهة نحو فحص الخضرة النباتية الربيعية والجفاف الصيفي والخريفي اللاحق (ما يسمى "التقدم الربيعي والتراجع") في جميع أنحاء الشمال إلى الجنوب من منطقة السهول الكبرى في وسط الولايات المتحدة. غطت هذه المنطقة مجموعة واسعة من خطوط العرض من الطرف الجنوبي لولاية تكساس إلى الحدود بين الولايات المتحدة وكندا، مما أدى إلى مجموعة واسعة من زوايا ذروة الشمس في وقت ملاحظات القمر الصناعي.

وجد الباحثون في هذه الدراسة التي أجريت في منطقة السهول الكبرى (طالب الدكتوراه دونالد ديرينج ومستشاره الدكتور روبرت هاس) أن قدرتهم على ربط أو تحديد الخصائص البيوفيزيائية للغطاء النباتي في هذه المنطقة من الإشارات الطيفية للأقمار الصناعية كانت مربكة بسبب هذه الاختلافات في زاوية سمت الشمس عبر هذا التدرج العرضي القوي. وبمساعدة عالم رياضيات مقيم (الدكتور جون شيل)، درسوا حلولاً لهذه المعضلة ثم طوروا نسبة الفرق بين الإشعاعات الحمراء والأشعة تحت الحمراء على مجموعها كوسيلة لضبط أو "تطبيع" تأثيرات زاوية سمت الشمس. في الأصل، أطلقوا على هذه النسبة "مؤشر الغطاء النباتي" (ونسخة أخرى، تحويل الجذر التربيعي لنسبة الفرق إلى المجموع، "مؤشر الغطاء النباتي المحول")؛ ولكن نظرًا لأن العديد من الباحثين الآخرين في مجال الاستشعار عن بعد كانوا يحددون نسبة الأحمر/الأشعة تحت الحمراء البسيطة ونسب الطيف الأخرى على أنها "مؤشر الغطاء النباتي"، فقد بدأوا في النهاية في تحديد صياغة نسبة الفرق/المجموع على أنها مؤشر الغطاء النباتي الفرقي الطبيعي. كان أول استخدام تم الإبلاغ عنه لمؤشر الغطاء النباتي الطبيعي في دراسة السهول الكبرى في عام 1973 من قبل راوس وآخرون. ^[2] (كان الدكتور جون راوس مدير مركز الاستشعار عن بعد بجامعة تكساس إيه آند إم حيث أجريت دراسة السهول الكبرى). ومع ذلك، فقد سبقهم في صياغة مؤشر طيفي فرقي طبيعي كريجلر وآخرون في عام 1969. ^[3] بعد وقت قصير من إطلاق ERTS-1 (Landsat-1)، أنتج كومبتون تاكر من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا سلسلة من المقالات العلمية المبكرة التي تصف استخدامات مؤشر الغطاء النباتي الفرقي الطبيعي.

وهكذا، كان مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي من أنجح المحاولات العديدة لتحديد المناطق المزروعة و"حالتها" ببساطة وسرعة، ولا يزال المؤشر الأكثر شهرة واستخداماً للكشف عن مظلات النباتات الخضراء الحية في بيانات الاستشعار عن بعد متعدد الأطياف. وبمجرد إثبات إمكانية الكشف عن الغطاء النباتي، كان المستخدمون يميلون إلى استخدام مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي أيضاً لقياس قدرة مظلات النباتات على التمثيل الضوئي. ومع ذلك، قد يكون هذا الأمر أكثر تعقيداً إذا لم يتم تنفيذه على النحو الصحيح، كما هو موضح أدناه.

الأساس المنطقي

تمتص النباتات الخضراء الحية الإشعاع الشمسي في المنطقة الطيفية للإشعاع النشط ضوئيًا (PAR)، والتي تستخدمها كمصدر للطاقة في عملية التمثيل الضوئي . كما تطورت خلايا الأوراق لإعادة إصدار الإشعاع الشمسي في المنطقة الطيفية القريبة من الأشعة تحت الحمراء (التي تحمل ما يقرب من نصف إجمالي الطاقة الشمسية الواردة)، لأن طاقة الفوتون عند أطوال موجية أطول من حوالي 700 نانومتر منخفضة جدًا لتوليف الجزيئات العضوية. إن الامتصاص القوي عند هذه الأطوال الموجية لن يؤدي إلا إلى ارتفاع درجة حرارة النبات وربما إتلاف الأنسجة. وبالتالي، تبدو النباتات الخضراء الحية داكنة نسبيًا في المنطقة الطيفية للإشعاع النشط ضوئيًا ومشرقة نسبيًا في الأشعة تحت الحمراء القريبة. ^[4] وعلى النقيض من ذلك، تميل السحب والثلوج إلى أن تكون ساطعة إلى حد ما في اللون الأحمر (وكذلك الأطوال الموجية المرئية الأخرى) ومظلمة تمامًا في الأشعة تحت الحمراء القريبة. تمتص الصبغة الموجودة في أوراق النبات، الكلوروفيل، الضوء المرئي بقوة (من 400 إلى 700 نانومتر) لاستخدامها في عملية التمثيل الضوئي. من ناحية أخرى، تعكس بنية خلايا الأوراق بقوة الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء (من 700 إلى 1100 نانومتر). وكلما زاد عدد أوراق النبات، زاد تأثر هذه الأطوال الموجية للضوء. وبما أن الأدوات المبكرة لرصد الأرض، مثل ERTS التابع لوكالة ناسا و AVHRR التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي ، حصلت على بيانات في الأشعة المرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة، فقد كان من الطبيعي استغلال الاختلافات القوية في انعكاس النباتات لتحديد توزيعها المكاني في صور الأقمار الصناعية هذه.

يتم حساب مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي من هذه القياسات الفردية على النحو التالي:

{\mbox{NDVI}}={\frac {{\mbox{NIR}}-{\mbox{Red}})}{({\mbox{NIR}}+{\mbox{Red}})}}

حيث يمثل Red وNIR قياسات الانعكاس الطيفي التي تم الحصول عليها في المناطق الحمراء (المرئية) والأشعة تحت الحمراء القريبة على التوالي. ^[5] هذه الانعكاسات الطيفية هي في حد ذاتها نسب الإشعاع المنعكس إلى الإشعاع الوارد في كل نطاق طيفي على حدة، وبالتالي فإنها تأخذ قيمًا بين 0 و1. من حيث التصميم، فإن مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي نفسه يتراوح بين -1 و+1. مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي يعادل وظيفيًا، ولكن ليس خطيًا، نسبة الأشعة تحت الحمراء البسيطة/الأحمر (NIR/VIS). وبالتالي فإن ميزة مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي على نسبة الأشعة تحت الحمراء البسيطة/الأحمر تقتصر عمومًا على أي خطية محتملة لعلاقته الوظيفية بخصائص الغطاء النباتي (مثل الكتلة الحيوية). تكون النسبة البسيطة (على عكس مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي) موجبة دائمًا، وقد يكون لها مزايا عملية، ولكنها أيضًا لها نطاق لا نهائي رياضيًا (من 0 إلى ما لا نهاية)، والذي يمكن أن يكون عيبًا عمليًا مقارنةً بمؤشر الغطاء النباتي الطبيعي. لاحظ أيضًا في هذا الصدد أن مصطلح VIS في البسط الخاص بمؤشر الغطاء النباتي الطبيعي لا يقيس النتيجة إلا، وبالتالي يخلق قيمًا سلبية. إن مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي يعادل وظيفيًا وخطيًا نسبة NIR / (NIR+VIS)، والتي تتراوح من 0 إلى 1 وبالتالي فهي ليست سلبية ولا بلا حدود في النطاق. ^[6] ولكن المفهوم الأكثر أهمية في فهم الصيغة الجبرية لمؤشر الغطاء النباتي الطبيعي هو أنه على الرغم من اسمه، فهو تحويل لنسبة طيفية (NIR/VIS)، وليس له علاقة وظيفية بالفرق الطيفي (NIR-VIS).

بشكل عام، إذا كان هناك إشعاع منعكس أكثر بكثير في أطوال الموجات القريبة من الأشعة تحت الحمراء مقارنة بالأطوال الموجية المرئية، فمن المرجح أن تكون النباتات في تلك البكسل كثيفة وقد تحتوي على نوع من الغابات. وقد أظهرت الأعمال اللاحقة أن مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالقدرة على التمثيل الضوئي وبالتالي امتصاص الطاقة لمظلات النباتات. ^[7]^{[8] وعلى الرغم من أن المؤشر يمكن أن يأخذ قيمًا سلبية، إلا أنه حتى في}المناطق الحضرية المكتظة بالسكان، فإن مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي عادةً ما يكون له قيمة موجبة (صغيرة). ومن المرجح أن تُلاحظ القيم السلبية في الغلاف الجوي وبعض المواد المحددة . ^[9]

الأداء والقيود

من الممكن أن نرى من تعريفه الرياضي أن مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي لمنطقة تحتوي على غطاء نباتي كثيف يميل إلى قيم موجبة (0.3 إلى 0.8) في حين تتميز السحب وحقول الثلج بقيم سالبة لهذا المؤشر. وتشمل الأهداف الأخرى على الأرض والتي يمكن رؤيتها من الفضاء ما يلي:

المياه الراكدة الحرة (مثل المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار) التي تتمتع بانعكاس منخفض إلى حد ما في كلا النطاقين الطيفيين (على الأقل بعيدًا عن الشواطئ) وبالتالي تؤدي إلى قيم مؤشر الغطاء النباتي الموحد موجبة للغاية أو حتى سلبية قليلاً،
التربة التي تظهر عمومًا انعكاسًا طيفيًا للأشعة تحت الحمراء القريبة أكبر قليلاً من الأحمر، وبالتالي تميل أيضًا إلى توليد قيم NDVI إيجابية صغيرة إلى حد ما (على سبيل المثال 0.1 إلى 0.2).

بالإضافة إلى بساطة الخوارزمية وقدرتها على التمييز على نطاق واسع بين المناطق النباتية وأنواع الأسطح الأخرى، يتمتع مؤشر الغطاء النباتي الوطني أيضًا بميزة ضغط حجم البيانات المراد معالجتها بعامل 2 (أو أكثر)، حيث يستبدل النطاقين الطيفيين بحقل جديد واحد (مشفر في النهاية على 8 بتات بدلاً من 10 بتات أو أكثر من البيانات الأصلية).

لقد تم استخدام مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي على نطاق واسع في التطبيقات التي لم يتم تصميمه لها في الأصل. إن استخدام مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي للتقييمات الكمية (على النقيض من المسوحات النوعية كما هو موضح أعلاه) يثير عددًا من القضايا التي قد تحد بشكل خطير من الفائدة الفعلية لهذا المؤشر إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح. ^{[ بحاجة لمصدر ]} تستعرض الأقسام الفرعية التالية بعض هذه القضايا.

من الناحية الرياضية، يحتوي مجموع وفرق القناتين الطيفيتين على نفس المعلومات الموجودة في البيانات الأصلية، ولكن الفرق وحده (أو الفرق الطبيعي) يحمل جزءًا فقط من المعلومات الأولية. إن ما إذا كانت المعلومات المفقودة ذات صلة أو قيمة هو أمر متروك للمستخدم للحكم عليه، ولكن من المهم أن نفهم أن منتج مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي لا يحمل سوى جزء بسيط من المعلومات المتوفرة في بيانات الانعكاس الطيفي الأصلية.
مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي المولد (NDVI) من صور الأقمار الصناعية
يميل مستخدمو مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي إلى تقدير عدد كبير من خصائص الغطاء النباتي من قيمة هذا المؤشر. تشمل الأمثلة النموذجية مؤشر مساحة الأوراق والكتلة الحيوية وتركيز الكلوروفيل في الأوراق وإنتاجية النبات والغطاء النباتي الجزئي وهطول الأمطار المتراكمة وما إلى ذلك. غالبًا ما يتم استخلاص مثل هذه العلاقات من خلال ربط قيم مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي المشتقة من الفضاء بقيم هذه المتغيرات المقاسة على الأرض. يثير هذا النهج المزيد من القضايا المتعلقة بالمقياس المكاني المرتبط بالقياسات، حيث تقيس أجهزة استشعار الأقمار الصناعية دائمًا كميات الإشعاع لمناطق أكبر بكثير من تلك التي تم أخذ عينات منها بواسطة أدوات ميدانية. علاوة على ذلك، من غير المنطقي بالطبع الادعاء بأن كل هذه العلاقات صحيحة في وقت واحد، لأن هذا يعني أن كل هذه الخصائص البيئية ستكون مرتبطة بشكل مباشر ولا لبس فيه فيما بينها.
يجب أن تكون قياسات الانعكاس نسبية لنفس المنطقة وأن يتم الحصول عليها في نفس الوقت. وقد لا يكون من السهل تحقيق ذلك باستخدام أجهزة تلتقط قنوات طيفية مختلفة من خلال كاميرات أو مستويات بؤرية مختلفة. وقد يؤدي التسجيل الخاطئ للصور الطيفية إلى أخطاء كبيرة ونتائج غير قابلة للاستخدام.

كما تبين أن حساب قيمة مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي حساس لعدد من العوامل المزعجة بما في ذلك

التأثيرات الجوية: يمكن للتركيب الفعلي للغلاف الجوي (خاصة فيما يتعلق ببخار الماء والهباء الجوي) أن يؤثر بشكل كبير على القياسات التي يتم إجراؤها في الفضاء. وبالتالي، قد يتم تفسير هذه القياسات بشكل خاطئ إذا لم يتم أخذ هذه التأثيرات في الاعتبار بشكل صحيح (كما هو الحال عندما يتم حساب مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي مباشرة على أساس القياسات الخام).
السحب: قد تكون السحب العميقة (السميكة بصريًا) ملحوظة تمامًا في صور الأقمار الصناعية وتؤدي إلى قيم مميزة لمؤشر الغطاء النباتي تسهل فحصها. ومع ذلك، فإن السحب الرقيقة (مثل السحب الرقيقة المنتشرة في كل مكان)، أو السحب الصغيرة ذات الأبعاد الخطية النموذجية الأصغر من قطر المنطقة التي تم أخذ عينات منها بالفعل بواسطة المستشعرات، يمكن أن تلوث القياسات بشكل كبير. وبالمثل، يمكن أن تؤثر ظلال السحب في المناطق التي تبدو واضحة على قيم مؤشر الغطاء النباتي وتؤدي إلى تفسيرات خاطئة. يتم تقليل هذه الاعتبارات من خلال تكوين صور مركبة من صور يومية أو شبه يومية. ^[10] أدت صور مؤشر الغطاء النباتي المركب إلى عدد كبير من تطبيقات الغطاء النباتي الجديدة حيث يختلف مؤشر الغطاء النباتي أو القدرة على التمثيل الضوئي بمرور الوقت.
تأثيرات التربة: تميل التربة إلى أن تصبح داكنة اللون عندما تبتل، وبالتالي فإن انعكاسيتها تعتمد بشكل مباشر على محتواها من الماء. وإذا لم تكن الاستجابة الطيفية للبلل متطابقة تمامًا في النطاقين الطيفيين، فقد يبدو أن مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي لمنطقة ما يتغير نتيجة لتغيرات رطوبة التربة (هطول الأمطار أو التبخر) وليس بسبب تغير الغطاء النباتي.
التأثيرات المتباينة الخواص: تعكس جميع الأسطح (سواء كانت طبيعية أو من صنع الإنسان) الضوء بشكل مختلف في اتجاهات مختلفة، وهذا الشكل من التباين الخواص يعتمد عمومًا على الطيف، حتى لو كان الاتجاه العام قد يكون متشابهًا في هذين النطاقين الطيفيين. ونتيجة لذلك، قد تعتمد قيمة مؤشر الغطاء النباتي على التباين الخواص الخاص للهدف وعلى الهندسة الزاوية للإضاءة والمراقبة في وقت القياسات، وبالتالي على موضع الهدف محل الاهتمام داخل مسار الجهاز أو وقت مرور القمر الصناعي فوق الموقع. وهذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص في تحليل بيانات AVHRR لأن مدار منصات NOAA كان يميل إلى الانجراف بمرور الوقت. وفي الوقت نفسه، يقلل استخدام صور مؤشر الغطاء النباتي المركب من هذه الاعتبارات وقد أدى إلى مجموعات بيانات مؤشر الغطاء النباتي العالمي المتسلسلة زمنيًا والتي تمتد لأكثر من 25 عامًا.
التأثيرات الطيفية: بما أن كل مستشعر له خصائصه وأدائه الخاص، وخاصة فيما يتعلق بموضع وعرض وشكل النطاقات الطيفية، فإن صيغة واحدة مثل مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي (NDVI) تعطي نتائج مختلفة عند تطبيقها على القياسات التي تم الحصول عليها بواسطة أدوات مختلفة.
مشكلة الوحدة المساحية القابلة للتعديل (MAUP): مؤشر الغطاء النباتي القياسي هو مؤشر شائع الاستخدام للغطاء النباتي. حيث يتم رسم الخرائط ومراقبة الغطاء النباتي من خلال أنظمة معالجة الصور " البيانات الضخمة ". قد تستخدم هذه الأنظمة خوارزميات تعتمد على وحدات البكسل أو الكائنات لتقييم صحة الغطاء النباتي، والتبخر ، ووظائف النظام البيئي الأخرى. عندما تتكون فئة من الغطاء النباتي من وحدات بكسل متعددة، يمكن أن يكون حساب "المتوسط" عبارة عن متوسط قيم مؤشر الغطاء النباتي القياسي لكل بكسل (على أساس وحدات البكسل)، أو متوسط قيم اللون الأحمر ومتوسط قيم الأشعة تحت الحمراء القريبة لجميع وحدات البكسل حيث يكون متوسط مؤشر الغطاء النباتي القياسي هو نسبة هذه (على أساس الكائنات). يمكن أن يعاني مؤشر الغطاء النباتي القياسي من المشاكل المستعصية المرتبطة بمشكلة الوحدة المساحية القابلة للتعديل (MAUP). على وجه الخصوص، أظهرت دراسة حديثة أنه عند تقدير متوسط قيم مؤشر الغطاء النباتي القياسي لمسافات عازلة معينة، يمكن أن يؤثر مقياس التحليل على مقاييس مؤشر الغطاء النباتي القياسي بسبب وجود تأثيرات المقياس المرتبطة بمشكلة الوحدة المساحية القابلة للتعديل (MAUP). ^[11] أظهرت دراسة أخرى أن MAUP لا يؤثر بشكل كبير في حالة بكسلات الغطاء النباتي النقي في البيئة الحضرية. ^[12] يعالج التعديل المعروف باسم MAUI-NDVI المشكلة على وجه التحديد. ^[13]

وقد تم اقتراح عدد من المشتقات والبدائل لمؤشر الغطاء النباتي الطبيعي في الأدبيات العلمية لمعالجة هذه القيود، بما في ذلك مؤشر الغطاء النباتي العمودي، ^[14] ومؤشر الغطاء النباتي المعدل للتربة ، ^[15] ومؤشر الغطاء النباتي المقاوم للغلاف الجوي ^[16] ومؤشر مراقبة البيئة العالمية. ^[17] وقد حاول كل منها تضمين تصحيحات جوهرية لعامل أو أكثر من العوامل المزعجة. البديل الحالي الذي تبناه USGS هو مؤشر الغطاء النباتي المعزز (EVI)، والذي يصحح تأثيرات التربة وخلفية الغطاء النباتي وتأثيرات الهباء الجوي. ^[18]

ولكن لم يتم اقتراح جيل جديد من الخوارزميات لتقدير المتغيرات البيوجيوفيزيائية ذات الأهمية بشكل مباشر (على سبيل المثال، نسبة الإشعاع الضوئي النشط الممتص ، FAPAR)، وذلك حتى منتصف تسعينيات القرن العشرين، مستفيدة من الأداء المحسن وخصائص أجهزة الاستشعار الحديثة (وخاصة قدراتها المتعددة الأطياف والزوايا) لأخذ جميع العوامل المزعجة في الاعتبار. وعلى الرغم من العديد من العوامل المزعجة المحتملة على مؤشر الغطاء النباتي الوطني، فإنه يظل أداة قيمة لمراقبة الغطاء النباتي الكمي عندما تكون هناك حاجة إلى دراسة القدرة الضوئية لسطح الأرض على النطاق المكاني المناسب لظواهر مختلفة.

التطبيقات الزراعية

في الزراعة الدقيقة ، توفر بيانات مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي قياسًا لصحة المحاصيل. واليوم، غالبًا ما يتضمن ذلك طائرات بدون طيار زراعية ، مقترنة بمؤشر الغطاء النباتي الطبيعي لمقارنة البيانات والتعرف على مشكلات صحة المحاصيل. ومن الأمثلة على ذلك الطائرات بدون طيار الزراعية من PrecisionHawk وSentera، والتي تسمح للمزارعين بالتقاط بيانات مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي ومعالجتها في غضون يوم واحد، وهو تغيير عن استخدامات مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي التقليدية وأوقات التأخير الطويلة. ^[19] أثبت الكثير من الأبحاث التي أجريت حاليًا أنه يمكن الحصول على صور مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي باستخدام كاميرات RGB الرقمية العادية من خلال بعض التعديلات من أجل الحصول على نتائج مماثلة لتلك التي تم الحصول عليها من الكاميرات متعددة الأطياف ويمكن تنفيذها بشكل فعال في أنظمة مراقبة صحة المحاصيل.

تعد Landsat 8 و Sentinel-2 و PlanetScope من بين المزودين الرئيسيين لصور الأقمار الصناعية لإعداد خرائط مؤشر الغطاء النباتي الوطني ومراقبة صحة المحاصيل.

انظر أيضا

ملحوظات

^ تم تنزيل البيانات من المكتب الأسترالي للأرصاد الجوية في 13 يونيو 2018، وتم رسمها في R. 14 يونيو 2018
^ Rouse, JW, Haas, RH, Scheel, JA, and Deering, DW (1974) "Monitoring Vegetation Systems in the Great Plains with ERTS." Proceedings, 3rd Earth Resource Technology Satellite (ERTS) Symposium , المجلد 1، ص 48-62. https://ntrs.nasa.gov/citations/19740022614
^ Kriegler, FJ, Malila, WA, Nalepka, RF, and Richardson, W. (1969) "تحويلات المعالجة المسبقة وتأثيراتها على التعرف متعدد الأطياف". وقائع الندوة الدولية السادسة للاستشعار عن بعد للبيئة، ص 97-131.
^ جيتس، ديفيد م. (1980) علم البيئة البيوفيزيائية ، سبرينغر فيرلاغ، نيويورك، 611 صفحة.
^ "قياس الغطاء النباتي". مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا. 2000-08-30.
^ Crippen, RE (1990) 'حساب مؤشر الغطاء النباتي بشكل أسرع'، الاستشعار عن بعد للبيئة ، 34 ، 71-73.
^ سيلرز، بي جيه (1985) "انعكاس المظلة، التمثيل الضوئي، والنتح"، المجلة الدولية للاستشعار عن بعد ، 6 ، 1335-1372.
^ Myneni, RB, FG Hall, PJ Sellers, and AL Marshak (1995) "تفسير مؤشرات الغطاء النباتي الطيفي"، معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في علوم الأرض والاستشعار عن بعد ، 33 ، 481-486.
^ كوباسكي، كاوان ماتيوس. "المناخ الحضري: درجة حرارة السطح ومؤشر الغطاء النباتي الطبيعي تحليل للتأثيرات في بونتا جروسا- بورتوريكو" (PDF) (باللغة البرتغالية البرازيلية). UEPG (وكيل الجامعة للبحوث وما بعد التخرج- PROPESP). مؤرشف من الأصل (PDF) في 9 يوليو 2019. تم الاسترجاع في 10 سبتمبر 2018 .
^ هولبن، بي إن (1986) "خصائص الصور المركبة ذات القيمة القصوى من بيانات AVHRR الزمنية"، المجلة الدولية للاستشعار عن بعد ، 7(11) ، 1417-1434.
^ Labib, SM; Lindley, Sarah; Huck, Jonny J. (يوليو 2020). "تأثيرات الحجم في مقاييس المساحات الخضراء المستشعرة عن بعد وكيفية التخفيف منها لتقييم التعرض الصحي البيئي". Computers, Environment and Urban Systems . 82 : 101501. Bibcode :2020CEUS...8201501L. doi : 10.1016/j.compenvurbsys.2020.101501 .
^ نوري، حميدة؛ أندرسون، شارولين؛ سوتون، بول؛ بيتشام، سيمون؛ ناجلر، باميلا؛ جارشو، كريستوفر جيه؛ روبرتس، دار إيه. (أبريل 2017). "مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي، ثبات المقياس ومشكلة الوحدة المساحية القابلة للتعديل: تقييم الغطاء النباتي في حدائق أديلايد" (ملف PDF) . علم البيئة الكلية . 584-585: 11-18. رمز Bibcode : 2017ScTEn.584...11N. doi : 10.1016/j.scitotenv.2017.01.130. PMID 28131936.
^ نوري، حميدة؛ أندرسون، شارولين؛ سوتون، بول؛ بيتشام، سيمون؛ ناجلر، باميلا؛ جارشو، كريستوفر جيه؛ روبرتس، دار إيه. (15 أبريل 2017). "مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي، ثبات المقياس ومشكلة الوحدة المساحية القابلة للتعديل: تقييم الغطاء النباتي في حدائق أديلايد" (PDF) . علم البيئة الكلية . 584-585: 11-18. رمز Bibcode : 2017ScTEn.584...11N. doi : 10.1016/j.scitotenv.2017.01.130. PMID 28131936.
^ ريتشاردسون، أيه جيه و سي إل ويجاند (1977) "تمييز الغطاء النباتي عن معلومات الخلفية للتربة"، الهندسة التصويرية والاستشعار عن بعد ، 43 ، 1541-1552.
^ Huete, AR (1988)'مؤشر الغطاء النباتي المعدّل للتربة (SAVI)'، الاستشعار عن بعد للبيئة ، 25 ، 53-70.
^ كوفمان، واي جيه ودي تانري (1992) "مؤشر الغطاء النباتي المقاوم للغلاف الجوي (ARVI) لـ EOS-MODIS"، في "وقائع ندوة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات الدولية للجيوفيزياء والاستشعار عن بعد 1992 ، معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، نيويورك، 261-270.
^ بينتي، ب.؛ فيرسترات، م. م. (1992). "GEMI: مؤشر غير خطي لمراقبة الغطاء النباتي العالمي من الأقمار الصناعية". Vegetatio . 101 (1). Springer Nature: 15–20. doi :10.1007/bf00031911. ISSN 0042-3106. S2CID 32216977.
^ أ. هويت، ك. ديدان، ت. ميورا، إي بي رودريجيز، إكس. جاو، إل جي فيريرا. نظرة عامة على الأداء الإشعاعي والبيوفيزيائي لمؤشرات الغطاء النباتي MODIS. الاستشعار عن بعد للبيئة 83(2002) 195-213 doi :10.1016/S0034-4257(02)00096-2.
^ ليسينج، رون (2 فبراير 2017). "سينتيرا تربط المعالج بالمستشعر للحصول على مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي المباشر". منتج غربي .

مراجع

ديرينج، دي دبليو 1978. خصائص انعكاس المراعي المقاسة بواسطة أجهزة استشعار الطائرات والمركبات الفضائية. أطروحة دكتوراه. جامعة تكساس إيه آند إم، كوليدج ستيشن، 338 صفحة.
ديرينج دي دبليو، جيه دبليو راوس الابن، آر إتش هاس، وجيه إيه شيل. 1975. قياس "إنتاج العلف" لوحدات الرعي من بيانات لاندسات إم إس إس، ص 1169-1178. في وقائع الندوة الدولية العاشرة للاستشعار عن بعد للبيئة. جامعة ميشيغان، آن أربور.
Rouse, JW, Jr., وRH Haas, وJA Schell, وDW Deering. 1973. مراقبة التقدم الربيعي والتراجع (تأثير الموجة الخضراء) للنباتات الطبيعية. تقرير برنامجي. RSC 1978-1، مركز الاستشعار عن بعد، جامعة تكساس إيه آند إم، كوليدج ستيشن، 93 صفحة. (رقم NTIS E73-106393)
راوس، جيه دبليو، آر إتش هاس، جيه إيه شيل، دي دبليو دييرينج (1973) "مراقبة أنظمة الغطاء النباتي في السهول الكبرى باستخدام ERTS"، ندوة ERTS الثالثة ، ناسا SP-351 I، 309-317.
توكر، سي جيه (1979) "التركيبات الخطية الحمراء والتصويرية للأشعة تحت الحمراء لمراقبة الغطاء النباتي"، الاستشعار عن بعد للبيئة ، 8 (2) ، 127-150.

روابط خارجية

اشتقاق مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي
خلفية عن NOAA AVHRR
خلفية عن مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي
الأسئلة الشائعة حول مؤشرات الغطاء النباتي
FAPAR كبديل لـ NDVI
NDVICentral
منشأة معالجة وأرشيف النباتات في فيتو
برنامج الغطاء النباتي
مؤشر الغطاء النباتي

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate

[BOMNDVI-1] تم تنزيل البيانات من المكتب الأسترالي للأرصاد الجوية في 13 يونيو 2018، وتم رسمها في R. 14 يونيو 2018

[2] Rouse, JW, Haas, RH, Scheel, JA, and Deering, DW (1974) "Monitoring Vegetation Systems in the Great Plains with ERTS." Proceedings, 3rd Earth Resource Technology Satellite (ERTS) Symposium , المجلد 1، ص 48-62. https://ntrs.nasa.gov/citations/19740022614

[3] Kriegler, FJ, Malila, WA, Nalepka, RF, and Richardson, W. (1969) "تحويلات المعالجة المسبقة وتأثيراتها على التعرف متعدد الأطياف". وقائع الندوة الدولية السادسة للاستشعار عن بعد للبيئة، ص 97-131.

[4] جيتس، ديفيد م. (1980) علم البيئة البيوفيزيائية ، سبرينغر فيرلاغ، نيويورك، 611 صفحة.

[5] "قياس الغطاء النباتي". مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا. 2000-08-30.

[6] Crippen, RE (1990) 'حساب مؤشر الغطاء النباتي بشكل أسرع'، الاستشعار عن بعد للبيئة ، 34 ، 71-73.

[7] سيلرز، بي جيه (1985) "انعكاس المظلة، التمثيل الضوئي، والنتح"، المجلة الدولية للاستشعار عن بعد ، 6 ، 1335-1372.

[8] Myneni, RB, FG Hall, PJ Sellers, and AL Marshak (1995) "تفسير مؤشرات الغطاء النباتي الطيفي"، معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في علوم الأرض والاستشعار عن بعد ، 33 ، 481-486.

[:0-9] كوباسكي، كاوان ماتيوس. "المناخ الحضري: درجة حرارة السطح ومؤشر الغطاء النباتي الطبيعي تحليل للتأثيرات في بونتا جروسا- بورتوريكو" (PDF) (باللغة البرتغالية البرازيلية). UEPG (وكيل الجامعة للبحوث وما بعد التخرج- PROPESP). مؤرشف من الأصل (PDF) في 9 يوليو 2019. تم الاسترجاع في 10 سبتمبر 2018 .

[10] هولبن، بي إن (1986) "خصائص الصور المركبة ذات القيمة القصوى من بيانات AVHRR الزمنية"، المجلة الدولية للاستشعار عن بعد ، 7(11) ، 1417-1434.

[11] Labib, SM; Lindley, Sarah; Huck, Jonny J. (يوليو 2020). "تأثيرات الحجم في مقاييس المساحات الخضراء المستشعرة عن بعد وكيفية التخفيف منها لتقييم التعرض الصحي البيئي". Computers, Environment and Urban Systems . 82 : 101501. Bibcode :2020CEUS...8201501L. doi : 10.1016/j.compenvurbsys.2020.101501 .

[12] نوري، حميدة؛ أندرسون، شارولين؛ سوتون، بول؛ بيتشام، سيمون؛ ناجلر، باميلا؛ جارشو، كريستوفر جيه؛ روبرتس، دار إيه. (أبريل 2017). "مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي، ثبات المقياس ومشكلة الوحدة المساحية القابلة للتعديل: تقييم الغطاء النباتي في حدائق أديلايد" (ملف PDF) . علم البيئة الكلية . 584-585: 11-18. رمز Bibcode : 2017ScTEn.584...11N. doi : 10.1016/j.scitotenv.2017.01.130. PMID 28131936.

[13] نوري، حميدة؛ أندرسون، شارولين؛ سوتون، بول؛ بيتشام، سيمون؛ ناجلر، باميلا؛ جارشو، كريستوفر جيه؛ روبرتس، دار إيه. (15 أبريل 2017). "مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي، ثبات المقياس ومشكلة الوحدة المساحية القابلة للتعديل: تقييم الغطاء النباتي في حدائق أديلايد" (PDF) . علم البيئة الكلية . 584-585: 11-18. رمز Bibcode : 2017ScTEn.584...11N. doi : 10.1016/j.scitotenv.2017.01.130. PMID 28131936.

[14] ريتشاردسون، أيه جيه و سي إل ويجاند (1977) "تمييز الغطاء النباتي عن معلومات الخلفية للتربة"، الهندسة التصويرية والاستشعار عن بعد ، 43 ، 1541-1552.

[15] Huete, AR (1988)'مؤشر الغطاء النباتي المعدّل للتربة (SAVI)'، الاستشعار عن بعد للبيئة ، 25 ، 53-70.

[16] كوفمان، واي جيه ودي تانري (1992) "مؤشر الغطاء النباتي المقاوم للغلاف الجوي (ARVI) لـ EOS-MODIS"، في "وقائع ندوة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات الدولية للجيوفيزياء والاستشعار عن بعد 1992 ، معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، نيويورك، 261-270.

[17] بينتي، ب.؛ فيرسترات، م. م. (1992). "GEMI: مؤشر غير خطي لمراقبة الغطاء النباتي العالمي من الأقمار الصناعية". Vegetatio . 101 (1). Springer Nature: 15–20. doi :10.1007/bf00031911. ISSN 0042-3106. S2CID 32216977.

[18] أ. هويت، ك. ديدان، ت. ميورا، إي بي رودريجيز، إكس. جاو، إل جي فيريرا. نظرة عامة على الأداء الإشعاعي والبيوفيزيائي لمؤشرات الغطاء النباتي MODIS. الاستشعار عن بعد للبيئة 83(2002) 195-213 doi :10.1016/S0034-4257(02)00096-2.

[19] ليسينج، رون (2 فبراير 2017). "سينتيرا تربط المعالج بالمستشعر للحصول على مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي المباشر". منتج غربي .