Добивки:
- Способност да се објасни што мерат NDVI и другите вегетациски индекси и кој индекс е соодветен во која ситуација.
- Способност да се интерпретираат индексни карти произведени од сателитски/дронови слики со помош на вештачка интелигенција и да се даде приоритет на областите на стрес
- Способност да се елиминираат лажните аларми со проверка на аномалии на индексот со контрола на теренот, метеорологија и фенологија
Навигацијата по око е бавно и погрешно на големи површини: окото се уморува, се навикнува на него и промашува поголеми обрасци. Меѓутоа, кога се гледа од вселената или од дрон, здравјето на вегетацијата станува дигитална мапа и нагласените области се јасно откриени, премногу рано за око да ги забележи. Главната алатка за оваа трансформација се вегетациските индекси: формули кои ја претвораат виталноста на растението во бројка од соодносот на различните светлосни појаси на сликата. Оваа единица го воведува најчестиот индекс, NDVI и неговите браќа и сестри, ја објаснува разликата помеѓу сателит и дрон и ви покажува како да ги толкувате и - што е најважно - да ги потврдите овие мапи со вештачка интелигенција.
Ајде прво да ја разбереме физиката. Здравиот, фотосинтетички лист интензивно ја апсорбира црвената светлина (бидејќи ја користи хлорофилот) и силно ја рефлектира блиската инфрацрвена светлина (NIR; лентата надвор од црвената, невидлива за окото). Како што растението станува под стрес и го губи хлорофилот, тоа апсорбира помалку црвено и помалку рефлектира NIR. NDVI (Нормализиран диференцијален вегетациски индекс) ја мери токму оваа разлика:
NDVI = (NIR - црвено) / (NIR + црвено)
Резултатот е помеѓу -1 и +1. Голата почва и вода даваат вредности блиску до 0 или негативни; ретка фабрика 0,2-0,4; густа, здрава покривка е во опсег од 0,7-0,9. NDVI директно не го мери приносот, болеста или влажноста на почвата - само густината на зелената жива покривка. Нискиот NDVI е предупредување, а не дијагноза.
Зошто еден индекс не е доволен?
NDVI е силен, но има две слабости. Првата е заситеноста: кога капакот станува многу густ (да речеме, добро развиена пченка) NDVI достигнува врв на 0,8-0,9 и не укажува на понатамошно зголемување на биомасата. Вториот е ефектот на почвата: во ретка покривка, бојата на позадинската почва го искривува индексот. Затоа се развиени различни индекси за различни ситуации. Табелата подолу ги сумира најкористените; Кој индекс ќе го изберете зависи од вашето прашање.
индекс
За што е добро
забелешка
NDVI
Општа одржливост на капакот
Обезбедува сатурација во густа покривка
NDRE (црвен раб)
Азот/хлорофил во густа обвивка
Чувствителен на NDVI во доцниот период
GNDVI (зелено)
Статус на хлорофил/азот
Користи зелена лента
САВИ
Ретка покривка, гола почва
Го коригира ефектот на почвата
NDWI/NDMI
Содржина на вода на растенијата/почвата
Поблиску до воден стрес
КУЌА
Густа покривка, поправена атмосфера
Ја намалува заситеноста
Совет: "Кој индекс?" Одговорот на прашањето е фазата на развој на производот. САВИ во раниот период (ретка покривка); NDRE/GNDVI во зголемена густа покривка и следење на азот; При воден стрес, NDWI/NDMI често е поинформативен од NDVI.
Сателит или дрон?
Двата ресурси не се конкуренти, туку се надополнуваат еден на друг. Сателитите (на пр. Sentinel-2, Landsat) покриваат големи површини во редовни интервали бесплатно или ефтино, но нивната резолуција е груба (пиксели 10-30 m) и облакот може да ја замати сликата. Дронот обезбедува многу висока резолуција (пиксели и сантиметри) и лета секој ден што сакате, но зафаќа мала површина и летот и обработката бараат труд. Практичната стратегија е слоевита: скенирајте ја целата фарма со сателит и пронајдете сомнителни области, потоа внимателно прегледајте ги тие области со дрон и на крајот одете на терен.
Како вештачката интелигенција ја толкува мапата на индексот?
Вештачката интелигенција е вредна во толкувањето не на самата слика, туку на нумеричките резимеа генерирани од неа: просеците на регионот, промените со текот на времето, разликата со соседните региони. На пример, ако на вештачката интелигенција ѝ дадете резиме како „Северниот крај на Парцела-3 NDVI се намали од 0,72 на 0,48 во последните 12 дена, јужниот крај е стабилен“, тоа ќе ви помогне да ги дадете приоритетите на можните причини и да направите план за контрола на теренот. Но запомнете: „зошто“ предлага вештачката интелигенција е список на хипотези. Нискиот NDVI може да биде предизвикан од воден стрес, болест, недостаток на хранливи материи, ретко никнување, оштетување од град, сенка од облаци или свежо изорена почва. Само теренот, метеорологијата и фенологијата ги разликуваат овие.
Три мини случаи: според бројките
Случај 1 - Рано фаќање на стресот. Во полето со пченка, сателитот NDVI беше за 0,15 поени понизок од околината во југозападниот дел од 8 декари од полето. Инженерот отиде во таа област; констатирал затнување на водот за наводнување и дефектот бил саниран 6 дена пред да се појават видливи симптоми (избледување). Проценетата загуба на продуктивноста беше избегната.
Случај 2 - Лажна тревога. NDVI падна одеднаш на еден сателит датум во парцела пченица. АИ рече „можна болест“. Сепак, метеорологијата покажа облачност тој ден; На следната слика без облак, NDVI се врати во нормала. Сенката на облакот беше лажна тревога; Одлуката не беше донесена врз основа на еден датум, се разгледуваше временската серија.
Случај 3 - Избор на индекс. Во развиено поле со шеќерна репка, NDVI беше заситен на 0,85 насекаде и не покажа разлика во азот. При префрлување на индексот NDRE, дефицит на хлорофил беше забележан во источната половина од полето; Анализата на листовите го потврди дефицитот на азот и на таа област беше применета насочена врвна облога.
Слаба навестување / Силен навестување
Слаба навестување:
Дали има некој проблем со оваа NDVI мапа? Што треба да направам?
Моќен потсетник:
Вашата улога: Агроном со помош на далечинско мерење. Ви давам резиме на NDVI и NDREtime серии во однос на регионот (датум, регион, просечна вредност). Задача:- Наведете ги регионите што покажуваат значителен ПАД со количината и времетраењето на намалувањето.- Наведете 2-4 хипотези за можни причини за секој регион (вода/болест/хранлива материја/почва/облак).- Напишете во една реченица како ќе го потврдам тоа на терен за секоја хипотеза.- Обележете ги ненадејните промени со еден датум посебно. препорачувајќи пестициди/ѓубрива; приоритетна листа за проверка вер. Податоци: [резиме на временски серии]
Моќното известување ја претвора вештачката интелигенција од дијагностичка машина во асистент за приоритизација и верификација на планот; јасно пишува за единствената стапица за датум и дијагностичката граница.
Четири шаблони за копирање
1) Консултации за избор на индекс:
Култура: [култура], развојна фаза: [фаза], моето прашање: [воден стрес / азот / општа енергија]. Накратко објаснете ги 2-те вегетациски индекси најпогодни за оваа ситуација, зошто и нивната предност во однос на NDVI. Напишете ги и формулите.
2) Резиме на аномалии на временски серии:
Во табелата регион-датум-NDVI подолу: наведете одделно: (а) падови за повеќе од 0,1 и траат најмалку 2 последователни датуми, (б) скокови по еден датум. Не додавајте коментари, само извлечете ја табелата.
3) План за контрола на терен:
Направете план за патување на терен за следните приоритетни области: запишете какво мерење (влажност, примерок од лист, проверка на корените) ќе земам во секоја област и зошто е потребно. Препорачај ги GPS точките до регионалниот центар.
4) Филтер за лажен аларм:
Список за проверка за да се исклучи овој пад на NDVI пред да се донесе одлука: облак/сенка, агол на сенка, берба/отпуштање, датум на сензор, конзистентност на соседната зона. Проверете ја секоја ставка "дали е проверена?" Презентирајте како.
Вообичаени грешки
- Донесување одлуки врз основа на еден датум. Облаците, сенките и атмосферата ја искривуваат единствената слика; секогаш гледајте ги временските серии.
- Низок NDVI = погрешно се смета за болест. Индексот не ја кажува причината; Проблемите со водата, хранливите материи, почвата и излезот го даваат истиот пад.
- Игнорирање на заситеноста. NDVI врвови во густа покривка; Префрлете се на NDRE/GNDVI во следењето на азот.
- Заборавајќи ја резолуцијата. Сателитски пиксел од 10 m може да скрие мал стрес; Слетете го дронот на сомнителна локација.
- Прескокнување на теренот. Картата е показалец; Дијагнозата се поставува во почвата и лисјата.
Забелешка: Индексната карта одговара на прашањето „каде треба да погледнете“, а не на прашањето „што е проблемот“. Преведувањето на табелата директно во одлука за лек или ѓубриво е ризик да се интервенира во погрешна причина.
Сумирано
Индексите на вегетацијата ја преточуваат силата на растенијата во бројки од односот на различните светлосни појаси; Иако NDVI е најчест, тој не одговара на секоја ситуација поради заситеноста и ефектите од почвата - неговите браќа и сестри како NDRE, SAVI, NDWI се посилни за одредени прашања. Сателитот е широко скенирање, дронот е блиска проверка, а теренот е последниот слој за верификација. Вештачката интелигенција е вредна за приоретизирање на резимеа на индекси и воспоставување план за валидација; Но, низок индекс е хипотеза, а не дијагноза. Не паѓајте во стапицата за еден датум, изберете го индексот по прашање и тестирајте го секој сигнал на теренот.
Задача за апликација
Подгответе мала табела која содржи најмалку три датирани NDVI и, ако е можно, NDRE вредности за парцела (вистински или репрезентативни); стави намерен пад во регионот и еднократен скок во датум. Дајте ја на вештачката интелигенција со шаблоните „резиме на аномалии на временски серии“ и „филтер за лажни тревоги“ во оваа единица. На излезот, проценете дали вештачката интелигенција може да го оддели вистинскиот пад од отскокнувањето на облакот, дали се обидува да постави дијагноза и запишете ја едната метрика што ќе ја погледнете во полето за секој регион.
листа за проверка
- [ ] Свесно го избрав индексот (NDVI/NDRE/SAVI/NDWI) соодветен на моето прашање.
- [ ] Одлуката ја засновав на временските серии, а не на единствената слика.
- [ ] Ги филтрирав ненадејните капки во случај на облаци/сенки/наноси.
- [ ] Причините дадени од ВИ ги земав како хипотези, а не како дијагнози.
- [ ] Планирав мерење за проверка на терен за секоја приоритетна зона.