دلائل الغطاء النباتى

دليل الغطاء النباتى للفرق القياسى
Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)

دعنا ننظر إلى دليل الغطاء النباتى للفرق القياسى المحسوب من بيانات مرئية قمر صناعى. فى المرئية الموضحة بالشكل اسفله، تظهر منطقة فى شمال غرب بيلوبونيس فى اليونان، سجلها الماسح النوعى على القمر الصناعى الأمريكى لاندسات ذو القدرة التفريقية 30 متراً.

مرئية بألوان حقيقية (أحمر – أخضر – أزرق)، ألوان كاذبة (الأشعة تحت الحمراء القريبة – أحمر – أخضر) ودليل الغطاء النباتى للفرق القياسى لحقول زراعية فى شمال غرب بيلويونيس باليونان، من الماسح النوعى للقمر الصناعى الأمريكى لاندسات
NASA:المصدر

المرئية اليسرى مرئية بألوان حقيقية (احمر للمجال الأحمر، أخضر للمجال الأخضر، أزرق للمجال الأزرق). الحقول الزراعية التى تحتلها المحاصيل تظهر باللون الأخضر. وهناك ظلال مختلفة للون الأخضر فى حقول مختلفة، تمثل محاصيل مختلفة أو نفس المحاصيل ولكن فى مراحل نمو مختلفة. وتظهر الأرض الخالية باللون البنى. والمرئية الوسطى مرئية بألوان كاذبة (الأحمر للاشعة تحت الحمراء القريبة، والأخضر لمجال الأشعة الحمراء، والأزرق لمجال الأشعة الخضراء). هنا نجد أن القيم العالية للأشعة تحت الحمراء القريبة تمثل النباتات، التى تظهر بلون أحمر على المرئية. أما المرئية إلى اليمين فهى دليلالغطاء النباتى للفرق القياسى لكل وحدة صورة بالمرئية. والوحدات الداكنة لها دليل الغطاء النباتى للفرق القياسى منخفض، والوحدات البيضاء لها دليل الغطاء النباتى للفرق القياسى عالى، والوحدات الرمادية لها دليل الغطاء النباتى للفرق القياسى ذو قيم متوسطة.

دليل الماء للفرق القياسى
Normalized Difference Water Index (NDWI)

باتباع نفس الأساس مثل دليل لغطاء النباتى للفرق القياسى فان دليل الماء للفرق القياسى يستخدم مجال الأشعة تحت الحمراء القريبة ومجال للأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجات . وبدلاً من استعمال المجال الأحمر- الذى يتأثر الانعكاس عنده بالكلوروفيل- لذا يستخدم مجال الأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجات فى النطاق بين 1500 و 1750 نانومتر حيث أنه نطاق يتميزبارتفاع إمتصاص الماء. أما مجال الأشعة تحت الحمراء القريبة فهو نفسه مثلما فى دليل لغطاء النباتى للفرق القياسى حيث أن الماء لا يمتص فى هذا النطاق من الطيف الكهرومغناطيسى.

ويعبر عن دليل الماء للفرق القياسى بالمعادلة التالية:

دعنا ننظر إلى نفس المنطقة فى شمال غرب بيلويونيس باليونان، ولكن هذه المرة مع دليل الماء للفرق القياسى المحسوب على الجانب الأيمن.

مرئية بألوان حقيقية (أحمر – أخضر – أزرق)، وبألوان كاذبة (الأشعة تحت الحمراء القريبة – أحمر – أخضر) ومرئية دليل (الماء للفرق القياسى لحقول زراعية فى شمال غرب بيلويونيس باليونان، من الماسح النوعى للقمر الصناعى الأمريكى لاندسات
(NASA):المصدر

والمرئية أبيض واسود لدليل الماء للفرق القياسى على اليمين توضح قيم الدليل الماء للفرق القياسى لكل وحدة صورة. وكما فى مرئية دليل لغطاء النباتى للفرق القياسى، فان الوحدات الداكنة ذات قيم منخفضة، بينما البيضاء مرتفعة، والرمادية متوسطة. لاحظ أن فى مرئية دليل (الماء للفرق القياسى أن البحر (فى أعلى يسار المرئية) له قيم مرتفعة، بينما فى مرئية دليل لغطاء النباتى للفرق القياسى يظهر داكناً. وعلى العموم يبدو أن كل الحقول الزراعية تعطى قيماً مرتفعة فى دليل الماء للفرق القياسى مما يقترح أن رى الحقول مناسب. أما الحقول الفارغة فتبدو داكنة فى مرئية دليل الماء للفرق القياسى مما يوضح أن هذه الحقول أجف حيث أنها لم تتلق أى مياه للرى.

أمور مع مشاركة خلفية للإشارة الطيفية

إن دراسة النباتات من خلال الدلائل، يجب أن تتعامل مع مشكلة الغطاء النباتى. فعند التعامل مع نباتات كثيفة وسميكة- حيث أعراش النباتات تغطى سطح الأرض- فان الاشارة الطيفية المسجلة تكون ناشئة من الطاقة المنعكسة من قمة الأعراش. ومعى هذا ففى الحالات التى يكون فيها الغطاء النباتى غير كامل، فان بعض المظاهر الأرضية تحت الأعراش تصبح مرئية. وفى هذه الحالات فإن نسبة الإشارة المسجلة والتى تكون ناشئة من النباتات تساوى نسبة الغطاء النباتى. فعلى سبيل المثال إذا كان الغطاء النباتى يمثل 60 % فان 60 % من الإشارة الطيفية تمثل الضوء المنعكس من النباتات و40 % من أى شىء أخر غير مغطى بالأعراش النباتية.

وإذا كانت المظاهر تحت الأعراش تتكون من نوع آخر من النباتات، فإن الإشارة الكلية تحتفظ بالبصمة النموذجية للنباتات، ولكنها تحمل معلومات عن نوعين من النبات، أحدهما فوق والأخر تحت. وفى حالة مشاركة تربة عالية فى الإشارة الطيفية، فان الاشارة تكون خليطاً من إشارة النباتات وإشارة التربة وهما مختلفان جداً.