Δείκτες Βλάστησης
Δείκτης Βλάστησης Κανονικοποιημένης Διαφοράς (NDVI)
Ας ρίξουμε μια ματιά στο δείκτη NDVI που υπολογίστηκε από μια δορυφορική εικόνα. Στις παρακάτω εικόνες, εμφανίζεται μια περιοχή της βορειοδυτικής Πελοποννήσου, στην Ελλάδα, που λήφθηκε από τον δορυφόρο LANDSAT TM με 30 μέτρα χωρική διακριτική ικανότητα.
Πηγή: NASA
Η αριστερή εικόνα είναι μια εικόνα πραγματικών χρωμάτων (το κόκκινο είναι το κόκκινο φάσμα, το πράσινο είναι το πράσινη φάσμα και το μπλέ είναι το μπλέ φάσμα). Τα αγροτικά τεμάχια που έχουν καλλιέργειες εμφανίζονται ως πράσινα. Οι διαφορετικές αποχρώσεις του πράσινου σε διάφορα χωράφια αντιπροσωπεύουν διάφορες καλλιέργειες ή τις ίδιες καλλιέργειες, αλλά σε διαφορετικό στάδιο ανάπτυξης. Το γυμνό έδαφος είναι καστανό.
Η μεσαία εικόνα είναι μια εικόνα ψευδών χρωμάτων (το κόκκινο είναι το κοντινό υπέρυθρο φάσμα, το πράσινο είναι το κόκκινο φάσμα και το μπλέ είναι το πράσινο φάσμα). Εδώ, οι υψηλές τιμές στο κοντινό υπέρυθρο αντιπροσωπεύουν τη βλάστηση, η οποία εμφανίζενται κόκκινη. Το γυμνό έδαφος φαίνεται κυανό, επειδή δεν υπάρχει βλάστηση για να αυξηθεί το κόκκινο χρώμα (κοντινό υπέρυθρο) στην εικόνα.
Η εικόνα στα δεξιά είναι το NDVI για κάθε pixel της εικόνας. Τα σκούρα pixel έχουν χαμηλό NDVI, τα λευκά pixel έχουν υψηλό NDVI και τα γκρι pixel έχουν ενδιάμεσες τιμές NDVI.
Δείκτης Νερού Κανονικοποιημένης Διαφοράς
Ακολουθώντας την ίδια λογική όπως για το NDVI, ο Δείκτης Νερού Κανονικοποιημένης Διαφοράς χρησιμοποιεί το κοντινό υπέρυθρο φάσμα και μια περιοχή στα βραχύ υπερύθρο (short-wave infrared - SWIR) (Gao, 1996). Αντί να χρησιμοποιεί την κόκκινη ζώνη, η ανάκλαση στην οποία επηρεάζεται από τη χλωροφύλλη, χρησιμοποιείται μια περιοχή μεταξύ 1500 και 1750 nm όπου το νερό έχει υψηλή απορρόφηση. Η περιοχή του κοντινού υπέρυθρου είναι η ίδια όπως και με το NDVI, καθώς δεν απορροφάται το νερό σε αυτή την περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.
Ο NDWI δείκτης εκφράζεται με την ακόλουθη εξίσωση:
Ας ρίξουμε μια ματιά στην ίδια περιοχή στη βορειοδυτική Πελοπόννησο, αυτή τη φορά με το NDWI να υπολογίζεται στη δεξιά πλευρά:
Πηγή: NASA
Η ασπρόμαυρη εικόνα NDWI επάνω δεξιά αντιπροσωπεύει τις τιμές NDWI για κάθε pixel. Όπως και με την εικόνα NDVI, τα σκούρα pixels έχουν χαμηλές τιμές, τα λευκά έχουν υψηλές και τα γκρι ενδιάμεσες. Σημειώστε ότι στην εικόνα NDWI η θάλασσα (πάνω αριστερή γωνία της εικόνας) έχει υψηλές τιμές, ενώ στην εικόνα NDVI φαίνεται σκοτεινή. Σε γενικές γραμμές, φαίνεται ότι όλα τα χωράφια δίνουν υψηλές αξίες NDWI, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα χωράφια αυτά είναι επαρκώς αρδευόμενα. Τα χωράφια χωρίς βλάστηση εμφανίζονται σκοτεινά στην εικόνα NDWI, που δείχνει ότι είναι πιο ξηρά, δεδομένου ότι δεν λαμβάνουν καθόλου άρδευση.
Προβλήματα με την συμμετοχή του υποβάθρου στο φασματικό σήμα
Η μελέτη της βλάστησης μέσω δεικτών βλάστησης, έχει να αντιμετωπίσει το πρόβλημα της κάλυψης βλάστησης. Όταν έχουμε να κάνουμε με πυκνή βλάστηση, όπου τα φυτά καλύπτουν το έδαφος από την κάτοψη, το φασματικό καταγεγραμμένο σήμα προέρχεται από την ενέργεια που αντανακλάται από το επάνω μέρος των θόλων των φυτών. Ωστόσο, στις περιπτώσεις όπου η κάλυψη βλάστησης δεν είναι πλήρης, οτιδήποτε υπάρχει κάτω από τα φύτα, είτε είναι το έδαφος, είτε άλλο είδος βλάστησης, συμβάλλουν στην φασματική ανάκλαση που καταγράφεται από τον αισθητήρα. Στις περιπτώσεις αυτές το ποσοστό του καταγεγραμμένου σήματος που προέρχεται από τη βλάστηση είναι ίσο με το ποσοστό της κάλυψης βλάστησης. Για παράδειγμα, αν η κάλυψη είναι 60%, τότε το 60% του σήματος είναι ενέργεια που αντανακλάται από τη βλάστηση ενώ το υπόλοιπο 40% είναι από ό,τι δεν καλύπτεται από τον θόλο των φυτών.
Αν στο υπόβαθρο βρίσκεται ένα άλλο είδος βλάστησης, το συνολικό σήμα διατηρεί την τυπική υπογραφή της βλάστησης, αλλά μεταφέρει και πληροφορίες σχετικά και με τους δύο τύπους βλάστησης. Στην περίπτωση που το γυμνό έδαφος επηρρεάζει το ανακλώμενο σήμα, τότε το σήμα είναι ένα μίγμα του σήματος βλάστησης και εδάφους, τα οποία είναι πολύ διαφορετικά.
