در واقع NDVI که مخفف Normalized Difference Vegetation است یک شاخص نرمال شده می باشد که می تواند بر اساس میزان بازتاب طیف الکترومغناطیس از گیاهان اطلاعاتی از سلامت پوشش گیاهی زمین کشاورزی به ما بدهد. ساختمان سلولی گیاهان و مکانیسمی هایی که در این ساختمان ایجاد می شوند، این طیف ها را پخش می کند. در واقع چشم انسان گیاهان را به رنگ سبز می بینید.رنگ سبز گیاهان به دلیل وجود رنگدانه کلروفیل در گیاهان است، این رنگدانه امواج سبز را بازتاب می دهد و امواج قرمز را جذب می کند. با جذب امواج قرمز، ساختار سلولی گیاهان امواج فروسرخ نزدیک را انعکاس می دهند، به این امواج اصطلاحا NIR نیز گفته می شود. همچنین در زمان وقوع فتوسنتز گیاهان عمدتا ساختار های سلولی خود را توسعه می دهند و این موضوع به مفهوم سلامت گیاه به حساب می آید. به عبارت دیگر یک گیاه سالم دارای مقادیر زیادی کلروفیل و ساختار های سلولی است که می تواند نور قرمز را جذب کند و طیف فروسرخ نزدیک یا همان NIR را انعکاس دهد. از طرفی ماهواره هایی در فضا وجود دارد که با استفاده از سنسور هایی می توانند اطلاعات مفیدی از هر چیزی که روی کره زمین وجود دارد از جمله گیاهان، نظیر طول امواج جذب شده و انعکاس یافته به ما بدهند. به همین منظور به راحتی می توان با اطلاعات این ماهواره ها و داده های حاصل از آن ها که همان نور های انعکاس یافته در نوار های مرئی و فروسرخ نزدیک است، میزان NDVI و سلامت گیاهان را مورد سنجش قرار داد.
NDVI از چه زمانی به وجود آمد؟
NDVI در سال 1973 توسط یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه A&M تگزاس شکل گرفته است. این تیم تحقیقاتی با رصد یک ماهواره که بر دور زمین می چرخید توانستند به NDVI دست پیدا کنند. در واقع این تیم با استفاده از ابزار های تصویر برداری دقیق توانستند انعکاس طول موج نور فروسرخ را ثبت کنند. این کار در آن زمان با استفاده از ماهواره لندست 1 اتفاق افتاد و این تیم توانستند تغییرات گیاهی منطقه را در طول فصل رشد ترسیم کنند. به عبارت دیگر این تیم زمین های کشاورزی را به قسمت های پیکسل مانندی تقسیم کردند و برای هر پیکسل طول موج منعکس شده را تبدیل به NDVI کردند. این تبدیل و شاخص NDVI بسیار به پوشش گیاهی آن منطقه و سلامت گیاهان نزدیک بود و از آن زمان این شاخص به عنوان شاخصی برای سلامت گیاهان و میزان پوشش گیاهی منطقه مورد توجه قرار گرفت. البته این شاخص تنها برای سنجش میزان سلامت گیاهان نیست و فواید بسیار زیادی دارد. به طور مثال کشاورزان می توانند از این شاخص برای کشاورزی دقیق و کشت اصولی محصولات استفاده کنند. محیط بانان و فعالین محیط زیست نیز می توانند از شاخص NDVI یا سلامت گیاهی به عنوان شاخصی برای تغییرات اکوسیستمی در یک منطقه خاص استفاده کنند.
فرمولاسیون شاخص NDVI چیست و NDVI چگونه محاسبه می شود؟
NDVI یک فرمولاسیون بر اساس طیف الکترومغناطیس دارد که با استفاده از آن میزان سلامت گیاه مشخص می شود. در واقع در این روش مقادیر جذب و انعکاس نور قرمز و فروسرخ نزدیک را محاسبه می کنیم. برای این کار تنها کافی است داده های خام حاصل از ماهواره را در فرمول NDVI قرار دهید.
این فرمول به صورت زیر می باشد.
فرمولاسیون شاخص NDVI
پس از جایگزاری اعداد و طیف ها، نتایج این فرمول به صورت بازدهی بین +1 و -1 قرار می گیرد.
اگر عدد حاصل از این فرمول بین اعداد1- تا 0 باشد، نشان دهنده این است که در آن قطعه از زمین بیش تر گیاهان مرده اند و اجسام معدنی نظیر سنگ ها، جاده ها و خانه ها در آن ناحیه قرار گرفته اند.
اما اگر مقدار NDVI بین 0 تا 1 باشد. هر چه این عدد به 1 نزدیک تر باشد به معنای سالم بودن آن گیاه است و هر چه به صفر نزدیک تر باشد، میزان سلامتی گیاه کاهش پیدا می کند.
در واقع برای هر پیکسل در تصاویر ماهواره ای می توان یک NDVI تعیین کرد و میزان سلامت گیاه را با این روش مورد ارزیابی قرار داد.