Bijvoegsel - Vegetatie-indexen (2/3)
De "Normalised Difference Vegetation Index (NDVI)"
Laten we eens kijken naar de NDVI berekend aan de hand van een satellietbeeld. Op onderstaande beelden is een gebied in de noordwestelijke Peloponnesos in Griekenland te zien, gemaakt door een LANDSAT TM met ruimtelijke resolutie van 30 meter.
Bron: NASA.
Het linker beeld is een beeld met ware kleuren (rood is de rode band, groen is de groene band en blauw is de blauwe band). Landbouwgronden beplant met gewassen zien er groen uit. Verschillende tinten groen op verschillende velden geven verschillende gewassen weer, of dezelfde gewassen maar in een ander groeistadium. Kale grond is bruin. Het middelste beeld is een beeld met valse kleuren (rood is de nabij-infrarode band, groen is de rode band en blauw is de groene band). Hier geven hoge nabij-infraroodwaarden vegetatie weer die er op het beeld rood uitziet. Kale grond ziet er cyaankleurig uit omdat er geen vegetatie is om de rode kleur op het beeld te laten toenemen. Het beeld rechts is de NDVI voor iedere pixel van het beeld. Donkere pixels hebben lage NDVI-, witte pixels hebben hoge NDVI- en grijze pixels hebben gemiddelde NDVI-waarden.
De "Normalised Difference Water Index"
Dezelfde redenering volgend als de NDVI, maakt de Normalised Difference Water Index (waterindex met genormaliseerd verschil) gebruik van de nabij-infrarode band en een band in het kortegolf-infrarood (SWIR) (Gao, 1996). In plaats van de rode band te gebruiken, waarbij de reflectantie beïnvloed wordt door chlorofyl, wordt een kortegolf-infrarode band gebruikt in het bereik tussen 1500 en 1750 nm, een bereik waar water een hoge absorptie heeft. De nabij-infrarode band is dezelfde als bij de NDVI, aangezien water niet absorbeert in dat bereik van het elektromagnetisch spectrum.
De NDWI-index wordt uitgedrukt met de volgende vergelijking:
Laten we eens kijken naar hetzelfde gebied in de noordwestelijke Peloponessos, deze keer met de NDWI berekend aan de rechterkant:
Bron: NASA.
Het zwart-wit NDWI-beeld rechtsboven duidt de NDWI-waarden voor iedere pixel aan. Zoals bij het NDVI-beeld hebben donkere pixels lage, witte hebben hoge en grijze hebben gemiddelde waarden. Merk op dat op het NDWI-beeld de zee (linksboven in beeld) hoge waarden heeft terwijl hij er voor het NDVI-beeld donker uitziet. Over het algemeen ziet het ernaar uit dat alle landbouwgronden hoge NDWI-waarden geven, wat suggereert dat de velden voldoende geïrrigeerd worden. Kale gronden zien er donker uit op het NDWI-beeld, wat aangeeft dat die velden droger zijn aangezien ze geen irrigatie krijgen.
Problemen met de bijdrage van de achtergrond aan het spectrale signaal
De studie van vegetatie via vegetatie-indexen heeft te kampen met het probleem van vegetatiebedekking. Wanneer men te maken heeft met dichte, opeengepakte vegetatie, waar de kruinen het oppervlak van de aarde afdekken, is het geregistreerde spectrale signaal afkomstig van de weerkaatste energie van de bovenkant van de kruinen. In gevallen echter waar het vegetatiedek niet volledig is, worden de kenmerken onder de kruinen zichtbaar. In die gevallen is de proportie van het geregistreerde signaal afkomstig van de vegetatie gelijk aan de proportie van de vegetatiebedekking. Bijvoorbeeld, als de bedekking 60% bedraagt, dan is 60% van het signaal door vegetatie weerkaatst licht en de andere 40% door alles wat niet door de kruinen afgedekt wordt.
Indien het kenmerk eronder een andere type vegetatie is, behoudt het totale signaal de typische vegetatiesignatuur, maar het bevat informatie van twee types vegetatie, de ene bovenaan en de andere onderaan. In het geval dat kale grond bijdraagt tot het signaal, dan is het signaal een mengsel van vegetatie- en grondsignaal, die zeer veel verschillen.
