راهنمای شاخص های تجزیه و تحلیل ماهواره ای پوشش گیاهی مزرعه

محتوای آبی گیاه (NDWI)

شاخص NDWI (Normalized Difference Water Index) یکی از شاخص‌های طیفی است که از تصاویر ماهواره‌ای استخراج می‌شود و به طور ویژه برای تشخیص و ارزیابی رطوبت و آب سطحی استفاده می‌شود. این شاخص برای پایش منابع آب، تحلیل رطوبت خاک، کشاورزی و محیط‌زیست کاربرد دارد.

NDWI در ابتدا برای ترسیم بدنه‌های آب آزاد و ارزیابی کدورت آن‌ها، کاهش بازتاب پوشش گیاهی خاک و زمین ایجاد شد. NDWI با ترکیب باند سبز نزدیک به مادون قرمز و مرئی بازیابی می شود.

شاخص NDWI اغلب با NDMI (شاخص تفاوت نرمال شده رطوبت) اشتباه گرفته می شود. NDWI از کانال های SWIR (مادون قرمز موج کوتاه) و NIR استفاده می کند. بازتاب NIR امکان تجزیه و تحلیل محتوای ماده خشک در شاخ و برگ گیاهی و ساختار داخلی برگ را فراهم می کند، در حالی که بازتاب SWIR تغییرات در محتوای آب گیاه و ساختار مزوفیل را نشان می دهد. وقتی با هم ترکیب شوند، نوارهای NIR و SWIR ایده بهتری از محتوای آب گیاه به دست می دهند زیرا آب در ساختار برگ داخلی بر بازتاب طیفی در SWIR تأثیر می گذارد.

شناسایی زمین های کشاورزی سیل زده؛ تخصیص سیل در میدان؛ شناسایی زمین های کشاورزی آبی; تخصیص تالاب ها از موارد استفاده از این شاخص است. NDWI بیشتر برای ارزیابی موارد زیر استفاده می شود:

​
بازه مقادیر NDWI و مفهوم آن
مقادیر NDWI معمولاً بین -1 تا +1 متغیر است. هر محدوده از این مقادیر اطلاعات خاصی ارائه می‌دهد:
بیشتر از 0.5: نشان‌دهنده حضور آب آزاد، مانند دریاچه‌ها، رودخانه‌ها، و تالاب‌ها.
بین 0.2 تا 0.5: ممکن است نشان‌دهنده مناطق دارای پوشش گیاهی بسیار مرطوب یا خاک اشباع باشد.
بین 0 تا 0.2: مناطق با رطوبت کم، مثل خاک‌های خشک یا پوشش گیاهی غیرمتحرک.
کمتر از 0: معمولاً نشان‌دهنده مناطق بدون آب یا با پوشش‌هایی مانند خاک خشک، ساختمان‌ها و صخره‌ها.

کاربردهای NDWI
تشخیص و نقشه‌برداری منابع آب:
شناسایی دریاچه‌ها، تالاب‌ها و رودخانه‌ها.
نظارت بر تغییرات سطح آب در طول زمان.
پایش خشکسالی:
اندازه‌گیری تغییرات رطوبت خاک و سلامت محصولات کشاورزی.
مدیریت منابع آبی:
برنامه‌ریزی برای مدیریت منابع آب سطحی و زیرزمینی.
بررسی تغییرات زیست‌محیطی:
ارزیابی تأثیرات تغییرات اقلیمی بر منابع آب.
حفاظت از زیستگاه‌های آبی.
مدیریت آب و کشاورزی
پایش خشکسالی و نقشه برداری
اندازه گیری تنش آبی محصول
برای تشخیص وقایع سیل
بررسی منابع آب طبیعی و تالاب
برخی از مطالعات از NDWI برای تشخیص استخر استفاده می کنند.
نظارت بر کشاورزی برای مدیریت آبیاری و مرتع
پایش جنگل برای ارزیابی خطر آتش سوزی

محدودیت های شاخص NDWI

تنش به سایبان‌های کاشت می‌تواند ناشی از اثراتی غیر از خشکسالی باشد و تشخیص آنها فقط با استفاده از NDWI دشوار است. دوره ثبت داده های ماهواره ای کوتاه است و مطالعات آب و هوایی دشوار است. خشکسالی و تنش آبی تنها عواملی نیستند که می توانند باعث کاهش مقادیر/ناهنجاری های NDWI شوند. تغییر در پوشش زمین یا آفات و بیماری ها نیز می تواند مسئول چنین تغییرات سیگنال باشد. بنابراین این شاخص باید به طور مشترک با سایر شاخص هایی که اطلاعاتی در مورد کمبود بارندگی/رطوبت خاک ارائه می دهند استفاده شود تا مشخص شود که آیا تغییر در واکنش پوشش گیاهی (سیگنال) با یک رویداد خشکسالی مرتبط است یا خیر.