NDVI là một trong những chỉ số thực vật được sử dụng phổ biến nhất trong viễn thám kể từ khi được giới thiệu vào những năm 1970. Với sự sẵn có ngày càng tăng của hình ảnh cảm biến từ xa từ vệ tinh và UAV, ngày càng có nhiều người áp dụng NDVI trong hoạt động của họ ngoài phạm vi khoa học.
Nông nghiệp hiện là ngành công nghiệp phổ biến nhất tận dụng những lợi thế của dữ liệu vệ tinh như vùng phủ sóng diện tích lớn, độ chính xác của kết quả và tần suất thu nhận cao, có nghĩa là lãnh thổ đó nhỏ như một cánh đồng duy nhất hoặc lớn như toàn bộ quốc gia đều có thể được quan sát từ không gian ở một tần số nhất định.
Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều những sai lầm xung quanh những chỉ số thực vật bí ẩn này. Để giúp người dùng hiểu rõ hơn về cách làm việc với NDVI theo cách hiệu quả nhất và gặt hái được hầu hết các lợi ích, chúng tôi đã quyết định đưa ra những câu hỏi thường gặp như sau:
1. VI Hay Chỉ Số Thảm Thực Vật Là Gì?
Bạn nên biết rằng độ phản xạ quang phổ của thảm thực vật trên các dải khác nhau được đo bằng cảm biến đóng vai trò là chỉ báo về sự hiện diện của thực vật hoặc cây cối và trạng thái tổng thể của chúng. Vì vậy, VI là sự kết hợp toán học của hai hoặc nhiều dải quang phổ như vậy giúp tăng cường độ tương phản giữa thảm thực vật (có độ phản xạ cao) và đất trống, cấu trúc nhân tạo, v.v. cũng như định lượng các đặc điểm của thực vật, chẳng hạn như sinh khối, sức sống, mật độ, v.v.
2. NDVI Trong Viễn Thám Là Gì?
NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) là một chỉ số đơn giản về sinh khối hoạt động quang hợp hoặc được hiểu là một phép tính về sức khỏe của thảm thực vật.
3. NDVI Hiển Thị Điều Gì?
Nói một cách đơn giản, NDVI giúp phân biệt thảm thực vật với các loại che phủ đất khác (nhân tạo) và xác định trạng thái tổng thể của nó. Nó cũng cho phép xác định và hình dung các khu vực thực vật trên bản đồ cũng như phát hiện những thay đổi bất thường trong quá trình sinh trưởng của cây trồng.
4. Làm Thế Nào Để Tính NDVI?
NDVI được tính toán với biểu thức sau: NDVI = (NIR-Red) / (NIR+Red), trong đó NIR là ánh sáng cận hồng ngoại và Red là ánh sáng đỏ nhìn thấy được. Có rất nhiều công cụ GIS trực tuyến miễn phí cho phép bạn tính toán NDVI ngay lập tức.
5. Nếu Bạn Cần Tính Toán NDVI, Bạn Sẽ Sử Dụng Loại Băng Tần Nào?
Theo sau công thức NDVI, bạn cần lấy giá trị phản xạ trong hai dải: dải màu đỏ có thể nhìn thấy và dải cận hồng ngoại. Nhưng hãy lưu ý rằng, bạn sẽ không thể tính toán NDVI bằng cách sử dụng hình ảnh màu tự nhiên hoặc một loại vật liệu tổng hợp dải khác, mặc dù chúng có thể chứa các dải được yêu cầu.
6. NDVI hoạt động như thế nào?
Về cơ bản, nó hoạt động bằng cách so sánh toán học lượng ánh sáng đỏ nhìn thấy được hấp thụ và ánh sáng cận hồng ngoại phản xạ. Và đây là lý do tại sao.
Sắc tố diệp lục trong cây khỏe mạnh hấp thụ hầu hết ánh sáng đỏ có thể nhìn thấy, trong khi cấu trúc tế bào của cây phản xạ hầu hết ánh sáng cận hồng ngoại. Điều đó có nghĩa là hoạt động quang hợp cao, thường liên quan đến thảm thực vật dày đặc, sẽ có ít độ phản xạ hơn trong dải màu đỏ và độ phản xạ cao hơn ở dải cận hồng ngoại. Bằng cách xem xét các giá trị này so sánh với nhau như thế nào, bạn có thể phát hiện và phân tích độ che phủ thực vật một cách đáng tin cậy tách biệt với các loại che phủ đất tự nhiên khác.
7. Giá Trị NDVI Nào Đại Diện Cho Thảm Thực Vật Khỏe Mạnh?
Như bạn có thể đã biết, kết quả tính toán NDVI dao động từ -1 đến 1. Các giá trị âm tương ứng với các khu vực có bề mặt nước, cấu trúc nhân tạo, đá, mây, tuyết. Đất trống thường nằm trong phạm vi 0,1- 0,2. Thực vật sẽ luôn có giá trị dương từ 0,2 đến 1. Tán cây khỏe mạnh, dày đặc nên trên 0,5 và thảm thực vật thưa thớt rất có thể sẽ nằm trong phạm vi 0,2 đến 0,5. Tuy nhiên, đó chỉ là một quy tắc chung và bạn nên luôn tính đến mùa, loại thực vật và đặc thù khu vực để biết chính xác ý nghĩa của giá trị NDVI.
8. Làm Thế Nào Để Đo Mật Độ Thảm Thực Vật Bằng NDVI?
Trong hầu hết các trường hợp, giá trị NDVI từ 0,2 đến 0,4 tương ứng với các khu vực có thảm thực vật thưa thớt. Thảm thực vật vừa phải có xu hướng thay đổi trong khoảng 0,4 đến 0,6. Bất cứ thứ gì trên 0,6 cho thấy mật độ lá xanh cao nhất có thể.
Nếu bạn đang phân tích cây trồng với NVDI, hãy đảm bảo tính đến loại cây trồng và chiều rộng giữa các hàng khi bạn giải thích kết quả thu được.
Vấn đề với NDVI như một công cụ để đo mật độ thảm thực vật là nó bão hòa với lượng sinh khối xanh cao. Nói một cách đơn giản, bạn có thể sẽ có cùng số đọc NDVI cho mật độ thực vật thấp và rất cao. Cân nhắc sử dụng EVI (Chỉ số thảm thực vật nâng cao), đây là phiên bản được điều chỉnh của NDVI đặc biệt chính xác ở những khu vực có tán cây dày đặc. Bạn có thể tìm hiểu thêm về EVI tại đây. Một giải pháp thay thế khác là NDRE (Normalized Difference Red Edge), một chỉ số tốt khi theo dõi cho cây trồng dày vĩnh viễn hoặc các loại cây trồng dày khác.
9. Làm Thế Nào Để Diễn Giải Hình Ảnh NDVI?
Theo truyền thống, kết quả NDVI được trình bày dưới dạng bản đồ màu, trong đó mỗi màu tương ứng với một phạm vi giá trị nhất định. Không có bảng màu tiêu chuẩn, nhưng hầu hết các phần mềm đều sử dụng bảng màu “đỏ – xanh”, có nghĩa là các tông màu đỏ – cam – vàng biểu thị đất trống hoặc thảm thực vật chết/riêng thưa thớt, và tất cả các sắc thái của màu xanh lá cây là dấu hiệu của thảm thực vật từ bình thường đến dày đặc.
10. Các Lựa Chọn Thay Thế Của NDVI Là Gì?
Trên thực tế, có một số lượng hợp lý các chỉ số thực vật, dựa trên NDVI tiêu chuẩn. Không giống như NDVI, chúng được điều chỉnh độ sáng của đất, hiệu ứng khí quyển và các yếu tố khác thường ảnh hưởng đến kết quả NDVI. Chúng là EVI, SAVI, ARVI, GCL, SIPI, và bạn có thể tìm hiểu thêm về chúng tại đây.
11. NDVI Đo Lường Điều Gì Trong Cây Trồng?
Nói một cách đơn giản, NDVI đo lường tình trạng và sức khỏe của cây trồng hoặc sức sống của cây trồng. Chỉ số thực vật này là một chỉ số về độ xanh và có mối tương quan chặt chẽ với sinh khối xanh, đây là dấu hiệu của sự tăng trưởng. Các giá trị NDVI cũng được biết là có mối tương quan cao với năng suất cây trồng, có nghĩa là nó có thể được sử dụng như một công cụ để đo năng suất cây trồng và dự đoán năng suất trong tương lai.
12. NDVI Có Thể Chỉ Ra Giai Đoạn Sinh Trưởng Của Cây Trồng Không?
Trên thực tế, các giá trị NDVI thu được với dữ liệu vệ tinh có độ phân giải thời gian cao (ví dụ: MODIS) có mối tương quan chặt chẽ với các giai đoạn hiện tượng cây trồng (nảy mầm, trưởng thành, thu hoạch). Tuy nhiên, có những hạn chế nhất định. Ví dụ, trong giai đoạn đầu của sự phát triển của cây trồng, khi diện tích lá xanh nhỏ, kết quả NDVI rất nhạy cảm với các hiệu ứng nền đất. NDVI cũng có thể bão hòa ở các giai đoạn sau, khi cây trồng đạt đến mức đóng tán và tạo ra kết quả không chính xác.
13. Giá Trị NDVI Có Khác Nhau Đối Với Các Nền Văn Hóa Khác Nhau Không?
Nó chắc chắn là như vậy. Mỗi loại cây trồng có cấu trúc tán, giai đoạn phát triển khác nhau và yêu cầu các điều kiện khí hậu cụ thể để phát triển đúng cách. Tất cả các yếu tố này ảnh hưởng đến các đặc tính phản xạ của cây trồng và kết quả là tạo ra các giá trị NDVI khác nhau trên các loại cây trồng khác nhau.
14. Giá Trị Bình Thường NDVI Cho Ngô/Lúa Mì/Hạt Cải/Đậu Tương Là Bao Nhiêu?
Không có tiêu chuẩn nào được thiết lập về giá trị NDVI cho các loại cây trồng khác nhau vì mỗi cánh đồng là duy nhất và các bài đọc phụ thuộc vào sự kết hợp của các yếu tố khác nhau (khí hậu, loại đất, thực hành quản lý nông nghiệp). Chúng tôi khuyên bạn nên lấy dữ liệu vệ tinh qua nhiều mùa và tạo Chuỗi thời gian NDVI để xác định các mô hình phát triển và giá trị bình thường cho lĩnh vực của riêng bạn.
15. Tôi Có Thể Sử Dụng NDVI Cho Vườn Nho Không?
NDVI đã được sử dụng để đánh giá sức sống của cây nho, nhưng độ chính xác sẽ phụ thuộc vào thực hành quản lý đất. Nếu có cây che phủ mọc giữa các hàng cây nho, sẽ rất khó để phân biệt các khu vực tương ứng với cây nho NDVI với những khu vực tương ứng với cây che phủ NDVI. Nếu các hàng xen kẽ chỉ có đất trống trong đó, kết quả NDVI có xu hướng chính xác hơn.
16. Làm Thế Nào Để Sử Dụng NDVI Trong Nông Nghiệp?
Khi nói đến cây trồng, có rất nhiều ứng dụng. NDVI có thể được sử dụng để:
1) Đo sinh khối và đánh giá tình trạng và sức khỏe của cây trồng
2) Xác định sâu bệnh, nấm hoặc các đốm quá khô trên cánh đồng trước khi thiệt hại xảy ra
3) Quan sát động lực thực vật trong suốt mùa sinh trưởng
4) Thiết lập điều kiện phát triển bình thường cho cây trồng trong khu vực cụ thể với Chuỗi thời gian NDVI
5) Ước tính năng suất cây trồng (không bao giờ một mình, chỉ kết hợp với các thông số khác được sử dụng để dự đoán)
6) Phát hiện các khu vực quan tâm trong lĩnh vực này nhanh hơn và tiêu tốn nước, chất dinh dưỡng cây trồng và thuốc trừ sâu hiệu quả hơn
7) Theo dõi điều kiện đồng cỏ và năng suất
8) Theo dõi hạn hán và hỗ trợ dự báo các khu vực nguy hiểm hỏa hoạn
17. NDVI Có Thể Được Sử Dụng Để Tối Ưu Hóa Việc Sử Dụng Thuốc Diệt Nấm Không?
Hoàn toàn có thể. Đầu tiên, bạn có thể sử dụng bản đồ NDVI trên cánh đồng của mình để xác nhận kết quả áp dụng các loại thuốc diệt nấm khác nhau và xem loại nào dẫn đến cây trồng khỏe mạnh hơn và có khả năng kháng thuốc tốt hơn. Thứ hai, hình ảnh NDVI có thể được sử dụng như một bản đồ kê đơn cho bạn thấy các khu vực, nơi cây trồng có thể đã bị bệnh nấm, vì vậy thuốc diệt nấm có thể được áp dụng tương ứng. Bạn sẽ tốn ít chi phí hơn so với việc phun toàn bộ cánh đồng.
18. NDVI Có Thể Hỗ Trợ Xóa Bỏ Sự Phá Hoại Cỏ Dại Như Thế Nào?
Xử lý cỏ dại hiệu quả hơn hơn với dữ liệu vệ tinh. Hồ sơ NDVI của cây trồng không có cỏ dại khác biệt đáng kể so với cây trồng bị nhiễm cỏ dại.
Theo nhiều nghiên cứu, hình ảnh NDVI có thể được sử dụng để phát hiện sự xâm nhập của cỏ dại vào cuối mùa trong cây trồng. Được tính toán từ các hình ảnh vệ tinh trên không hoặc hình ảnh có độ phân giải cao thu được vài tuần trước khi cây trồng già đi, NDVI có thể giúp bạn phân biệt giữa thực vật không có cỏ dại và thực vật bị nhiễm cỏ dại, sau này sẽ có phản ứng quang phổ cao hơn (= giá trị NDVI cao hơn). Ngoài ra, các khu vực cỏ dại có thể được phát hiện bằng hình ảnh sau thu hoạch. Do đó, hình ảnh NDVI có thể đóng vai trò là bản đồ kê đơn thuốc diệt cỏ cho phép bạn chỉ phun các miếng vá cỏ dại thay vì toàn bộ cánh đồng và giảm tác động và chi phí môi trường.
Để phát hiện sự bùng phát cỏ dại trong các loại cây trồng giai đoạn đầu, bạn sẽ cần các cảm biến mặt đất.
19. NDVI Có Phải Là Một Công Cụ Quản Lý Rủi Ro Hiệu Quả Cho Bảo Hiểm Cây Trồng Không?
Nó chắc chắn là như vậy. Các công ty bảo hiểm đã gặt hái những lợi ích của việc sử dụng công nghệ vệ tinh và hình ảnh NDVI, đặc biệt, để:
– Định lượng nhanh chóng và chính xác những tổn thất do thời tiết khắc nghiệt, phun thuốc quá mức, hạn hán, v.v. chi tiêu ít thời gian và nguồn nhân lực hơn nhiều
– Có được những hiểu biết sâu sắc về lĩnh vực với hình ảnh lịch sử có niên đại từ 30-40 năm trước
– Giám sát các lĩnh vực ở bất kỳ quy mô nào (từ một quận đến một khu vực/tiểu bang hoặc cả một quốc gia), với các cập nhật theo thời gian thực và sẵn sàng cho các khoản thanh toán bồi thường sớm
– Xác định các trường không đủ điều kiện để thanh toán
20. Làm Thế Nào Để Phân Biệt Giữa Cây Trồng Và Cây Cối?
Điều này sẽ hơi khó khăn hơn một chút. Cả cây trồng và cây cối đều có thể có giá trị NDVI cao, điều này khiến việc phân biệt giữa hai loại cây trồng trở nên khó khăn. Cách dễ nhất là tính giá trị NDVI trung bình cho mỗi 3 tháng trong năm qua. Các khu vực thực vật có giá trị NDVI cao trong hơn 3 tháng liên tiếp rất có thể sẽ có nghĩa là rừng. Cây trồng hiếm khi duy trì NDVI cao trong thời gian dài này.
21. Làm Thế Nào Để Phát Hiện Việc Phá rừng/bỏ Phá Rừng Với NDVI?
Bạn có thể tính toán giá trị NDVI trung bình trong vài tháng kể từ ngày bị cáo buộc chặt phá rừng và so sánh nó với NDVI trung bình của cùng một tháng một năm trước. Nếu NDVI giảm ít nhất 0,25, thì rất có thể bạn đã phát hiện ra một vết chặt cây. Hoặc bạn có thể sử dụng công cụ phát hiện thay đổi tự động: nó sẽ làm nổi bật các điểm, nơi mọi thay đổi về độ che phủ đất đã diễn ra, trên một cặp hình ảnh được chụp vào các ngày khác nhau.
Điều quan trọng là phải thực hiện các phân tích với hình ảnh có độ che phủ mây thấp nhất có thể để tránh các giá trị âm tính giả. Vấn đề với phương pháp này là nó không xác định được lý do chính xác của việc mất rừng. Ngoài việc dọn dẹp, mất độ che phủ rừng có thể là do cháy rừng, bão hoặc sử dụng hóa chất.
22. Có Thể Đo Nhiệt Độ Rừng Và Xác Định Cháy Rừng Bằng NDVI Không?
Câu trả lời là không chắc chắn. Công thức NDVI không có các dải để làm điều này. Tuy nhiên, NDVI đã đạt được danh tiếng về máy dò hạn hán, có nghĩa là nó có thể chỉ ra các khu vực được bao phủ bởi thảm thực vật quá khô (= giá trị NDVI thấp), nơi nguy cơ hỏa hoạn rõ ràng là cao nhất.
23. NDVI Có Được Sử Dụng Để Đo Lường Sự Phong Phú Của thức Ăn Gia súc Không?
Câu trả có thể là có hoặc không. Những người chăn nuôi gia súc được biết là đã sử dụng NDVI để kiểm tra sự hiện diện và điều kiện của cỏ trên đồng cỏ của họ. Tuy nhiên, nếu bạn đang xử lý các khu vực mà cỏ làm thức ăn gia súc được giấu dưới tán cây rậm rạp và/hoặc tán cây bụi rậm (ví dụ: rừng nhiệt đới), NDVI sẽ không đáng tin cậy như một công cụ đo lường sự phong phú của cỏ.
