NDVI и комплексное управление агропроектами

16.07.2018

Что такое NDVI

Сейчас в сельском хозяйстве все чаще встречаются упоминания о применении технологий дистанционного зондирования земли. В частности, используются термин «NDVI», или, другими словами, «индекс вегетации». Постараемся разобраться, как эти технологии помогают современному агроному решать свои профессиональные задачи, а также чем они могут быть полезны агропредприятию в целом.


Также мы рассмотрим такие прикладные задачи, как локализация засоренности полей, проверка качества посевных работ, качества обработки посевов и внесения удобрений, выявление очагов инфекций на ранних стадиях развития, прогнозирование урожайности.


Итак, NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) – это нормализованный относительный индекс растительности, являющийся простым количественным показателем объема биомассы. Высокий относительный индекс растительности связан, как правило, с густой растительностью. Данный индекс еще называют вегетационным индексом. В настоящее время это один из самых распространенных и используемых индексов для количественной оценки растительного покрова поверхности земли.


NDVI является расчетной величиной на основе данных спутниковых фотоснимков или аэрофотоснимков с беспилотных аппаратов. В алгоритме расчета (разрабатывается с 1973 года) используются интенсивности отражения двух областей спектра – в красной и в ближней инфракрасной. Индекс принимает значения в диапазоне от -1.0 до +1.0. Для растительности актуальным является диапазон положительных значений, обычно до 0.9. Таким образом, чем ближе его значение к 0.9, тем больший объем биомассы на данном участке съемки.


Чаще всего NDVI применяют для анализа хода развития сельскохозяйственных культур. Для визуальной оценки на карте поля с посевами цветом отображается индекс вегетации. Обычно применяется непрерывная градиентная шкала, где значениям 0.0 – 0.3 соответствует красный цвет данного участка поля, а высоким значениям (0.6-0.8 и более) – зеленый цвет участка поля. Промежуточные значения соответствуют оранжевым и желтым цветам. Это помогает быстро определить ход развития посева.


В ходе развития посевов показатель NDVI проходит следующий цикл: вначале он растет, достигает своего пика около 0,80-0,87 (у зерновых культур это момент колошения), а процесс созревания сельскохозяйственных культур сопровождается снижением значения индекса.


При интерпретации данных NDVI необходимо учитывать такие факторы, как фаза вегетации, вид посеянной на данном поле культуры, особенности рельефа местности, метеоусловия и технологии возделывания посевов.


img

Как применять NDVI

При правильном применении снимки NDVI могут помочь в решении целого ряда прикладных задач. Рассмотрим их более подробно.


В фазе всходов посевов можно эффективно локализовать засоренность полей. Быстрорастущие сорняки в этот период хорошо видны на карте NDVI, их индекс вегетации заметно выше.


Далее, по снимкам NDVI хорошо видно качество проведенных сельскохозяйственных работ. Можно быстро определить, насколько границы посевов соответствуют границам поля, равномерно ли внесен посевной материал и сопутствующее удобрение.


При постоянном мониторинге снимков NDVI и наличии определенного опыта их интерпретации можно увидеть очаги инфекций на ранних стадиях развития, а также появление вредителей.


Качество обработки посевов средствами защиты растений (СЗР) и работ по внесению удобрений можно отследить методом сопоставления на снимке NDVI значений индексов полей посевов со значениями индексов на контрольных участках, обработанных СЗР с полным соблюдением всей технологии. Также можно проводить наглядное сравнение эффективности удобрений разных марок и производителей.


Прогнозирование урожайности можно также проводить по снимкам NDVI. Например, если в фазе колошения индекс NDVI достигает низких значений (0,60–0,69) то это значит, что урожайность будет пропорционально ниже максимальной (с определенной погрешностью).


Конец вегетации, а значит момент созревания сельскохозяйственных культур, как было сказано ранее, сопровождается снижением индекса NDVI. Таким образом, при наличии, например, сразу нескольких полей, засеянных зерновыми культурами, можно определить наиболее оптимальный порядок уборки урожая.


Конечно, при наличии неоспоримых достоинств использования NDVI, при работе с ним необходимо учитывать такие недостатки, как облачность на части спутниковых снимков (снимки с беспилотных летательных аппаратов лишены этого недостатка) и влияние на значение индекса густоты посева и ширины междурядий, особенно в начальных фазах развития посевов.


img

Чем поможет NDVI агропредприятию

Агропредприятию применение NDVI может позволить сократить часть расходов на сельскохозяйственные работы – за счет более точной локализации проблемных участков, более раннего их выявления, а также спрогнозировать низкую урожайность, что позволит произвести своевременную корректировку дальнейшего плана работ и расходов.


При анализе качества выполнения сельскохозяйственных работ (в том числе методом сопоставления снимков NDVI с контрольными участками) соответствующие руководители агропредприятия смогут принять обоснованные организационные и кадровые решения. Анализ индексов NDVI также поможет принять решения по закупкам более эффективных СЗР и удобрений. Еще больший эффект от применения индексов NDVI возникает при комплексном управлении агропроектом.


В настоящее время применение снимков NDVI является частью технологий точного земледелия и эффективного управления агропроектами. В частности, система AgroBasis также включает в себя агрономический модуль, предоставляющий снимки NDVI. AgroBasis – это онлайн-система управления агропроектами: поля, спутниковые снимки, NDVI, технологические карты, бюджетирование, закупки, склад, продажи, контроль рентабельности, отчетность.

Спутниковые снимки NDVI, EVI, NDI
Смотреть бесплатно без регистрации

Начните новый этап роста

Получить демо-доступ