Карта NDVI онлайн по снимкам Sentinel-2

Что такое NDVI и зачем он нужен

Индекс NDVI (нормализованный разностный вегетационный индекс) основан на том, что растения поглощают красный свет и сильно отражают ближний инфракрасный. Формула: NDVI = (NIR - Red) / (NIR + Red), результат лежит в диапазоне от -1 до +1. Зелёная растительность с листвой даёт высокие значения, открытая почва, камень и постройки низкие, а вода обычно отрицательные.

Чтобы рассчитать NDVI онлайн, не нужно скачивать снимки или устанавливать программы. Когда вы рисуете границу поля, инструмент находит самую свежую подходящую сцену спутников Sentinel-2 программы Copernicus Европейского союза, исключает облачные пиксели и строит карту индекса NDVI. Её можно использовать для контроля состояния посевов, поиска слабых участков внутри поля, отслеживания сева и уборки, а также изменений пастбищ и лесов.

Как пользоваться

1. Найдите поле: приблизьте карту или введите в поиск населённый пункт либо «широта, долгота».
2. Нарисуйте границу поля прямоугольником или многоугольником инструментами слева вверху либо кнопками на панели. Охватывающий прямоугольник участка может быть не больше 25 км².
3. Инструмент ищет сцены Sentinel-2 в выбранном диапазоне дат и рассчитывает самую свежую сцену без облаков над участком. Можно выбрать другую дату из списка или изменить диапазон дат и порог облачности и повторить поиск.
4. В сводке показаны среднее, медиана, минимум и максимум, в таблице указана площадь каждого класса в гектарах. Щелчок по пикселю показывает его значение.
5. Кнопка «График» строит временной ряд среднего NDVI участка по последним чистым сценам.
6. Карту можно скачать в PNG, значения NDVI в GeoTIFF, временной ряд в CSV.

Как читать значения NDVI

• Ниже 0: водная поверхность, тени облаков, снег или влажные тёмные поверхности.
• От 0 до 0,2: открытая почва, пар, убранное поле, камень и застройка.
• От 0,2 до 0,4: редкая растительность, всходы, выгорающее пастбище или растения в стрессе.
• От 0,4 до 0,6: растительность средней плотности в стадии развития.
• Выше 0,6: густая активная растительность: развитые посевы, лес.

Эти диапазоны носят общий характер. Пшеница, кукуруза или подсолнечник дают очень разные значения в зависимости от фазы развития. Вместо одной даты надёжнее сравнивать поле с его собственным временным рядом и с соседними полями той же культуры.

Доступны ещё два индекса. NDWI (B03 и B08) выделяет открытую воду и влажные поверхности; значения выше 0 обычно соответствуют воде. NDMI (B08 и B11) отражает содержание влаги в листьях; низкие значения могут указывать на водный стресс.

Данные и метод

Сцены ищутся в коллекции sentinel-2-l2a сервиса STAC Element 84 Earth Search. Продукт L2A содержит отражательную способность поверхности после атмосферной коррекции. Каналы читаются из файлов Cloud Optimized GeoTIFF в открытом хранилище AWS; загружается не весь файл, а только окно, покрывающее участок. Красный (B04) и ближний инфракрасный (B08) каналы имеют разрешение 10 м. Значения переводятся в отражательную способность с масштабным коэффициентом сцены; смещение +1000 в сценах, обработанных с 2022 года, в данных Earth Search уже удалено и повторно не применяется.

Облака маскируются по каналу SCL (классификация сцены) с разрешением 20 м: исключаются облака, тени облаков, тонкие перистые облака, снег, насыщенные и пустые пиксели. Временной ряд рассчитывается с разрешением 20 м, чтобы уменьшить объём данных, и использует сцены, где не менее 80 % участка свободно от облаков.

Используемые библиотеки: geotiff.js 2.1.3 (MIT), Leaflet 1.9.4 (BSD-2-Clause), Leaflet.draw 1.0.4 (MIT), proj4js 2.9.0 (MIT), Chart.js 4.4.1 (MIT) и значки Lucide (ISC). Файл GeoTIFF создаётся встроенным простым модулем записи. Данные Sentinel-2 свободно используются по политике данных Copernicus; экспорт содержит подпись «Contains modified Copernicus Sentinel data».

Ограничения точности

• Разрешение: пиксель имеет размер 10 на 10 м. На узких полях и по краям в результат попадают дороги, лесополосы или соседний участок.
• Облака и дымка: маска SCL не всегда распознаёт тонкие облака, дымку и края облаков. Если значения неожиданно низкие, проверьте другую дату.
• Сезон и культура: значения зависят от культуры, даты сева, орошения и высоты солнца. Постоянного порога «здоровья» не существует.
• Осмотр поля: NDVI показывает, где может быть проблема, но не объясняет её причину. Перед решением о подкормке, обработке или поливе нужно осмотреть поле и при необходимости сделать анализ почвы или листьев.

Для организаций

Регулярный мониторинг множества полей, картирование культур и оценка урожайности требуют выстроенного процесса, а не разовых проверок. Если вашей организации нужен анализ спутниковых и дроновых снимков в среде ArcGIS, узнайте больше о Rodosto Teknoloji или свяжитесь с нами.