Wskaźniki wegetacji (NDVI, GNDVI, NDRE)

Wskaźniki wegetacji to obliczone wartości pokazujące stan uprawy (zdrowa, zestresowana, chwasty, chora). DroneField oblicza je z drona multispektralnego (P4M, M3M): NDVI, GNDVI, NDRE, EVI i VARI — a także ze zwykłego drona RGB (P4R, M3E, Mavic, …): VDVI, NGRDI, ExG i VARI.

Warstwa nazywa się Indeks MS w projektach multispektralnych i Indeks RGB, gdy projekt zawiera tylko zdjęcia RGB.

Znaczenie wskaźników

NDVI — Normalized Difference Vegetation Index

Klasyczna miara „jak ma się uprawa”. Z pasm NIR (bliska podczerwień) i Czerwonego:

NDVI = (NIR - R) / (NIR + R)

Zakres: −1 … +1. Wartości dodatnie wskazują fotosyntezę; około 0 glebę nagą, wodę lub cień; wartości ujemne prawie nie występują na ujęciach lądowych.

Najlepiej działa na gęstym łanie. Przy nasyconym łanie (>0.85) nie jest już czuły — każde „bardzo zielone” zdjęcie podnosi blisko 1.0.

GNDVI — Green NDVI

Zamiast Czerwonego używa pasma Zielonego:

GNDVI = (NIR - G) / (NIR + G)

Bardziej czuły na zawartość chlorofilu i stres azotowy. W porównaniu z NDVI lepiej rozróżnia zdrowe i w pełni rozwinięte rośliny.

NDRE — Normalized Difference Red Edge

Zamiast Czerwonego używa pasma Red Edge:

NDRE = (NIR - RE) / (NIR + RE)

Najdokładniejszy wskaźnik dla rozwiniętego, gęstego łanu — nawet przy nasyceniu NDVI daje różnice. Wiodący wskaźnik precyzyjnego nawożenia N. Używaj go, gdy mierzysz dojrzałą kukurydzę, pszenicę lub rzepak.

Wideo: NDVI czy NDRE? Wybierz zły wskaźnik, a gęste uprawy będą wyglądać „zdrowo”, podczas gdy problemy kryją się pod łanem:

Wskaźniki RGB (bez kamery multispektralnej)

Te wskaźniki korzystają tylko z widzialnych kolorów czerwonego, zielonego i niebieskiego ortomozaiki RGB, więc może je wytworzyć każdy dron z kamerą.

Wskaźnik	Wzór	Do czego
VDVI	(2G − R − B) / (2G + R + B)	ogólna zieloność; domyślny w projektach RGB
NGRDI	(G − R) / (G + R)	zielone kontra żółte / brązowe — żółknięcie, desykacja
ExG	2g − r − b (r, g, b = udziały kolorów)	oddzielenie zielonych roślin od gleby — wschody, placki chwastów
VARI	(G − R) / (G + R − B)	zieloność, mniej wrażliwy na zamglenie (tylko projekty RGB)

Tworzą się przy pierwszym użyciu: włącz warstwę Indeks RGB (lub kliknij wyszarzony przycisk wskaźnika RGB), a pasma zostaną raz przygotowane z ortomozaiki — postęp pokazuje pasek z samolotem. Potem przełączają się natychmiast.
W projekcie multispektralnym pojawiają się w drugim wierszu RGB pod NDVI … VARI.
Wskaźniki RGB mierzą zieloność, a nie odpowiedź żywej tkanki w bliskiej podczerwieni: dobrze reagują na kolor (gleba, żółknięcie, chwasty), ale wcześniej się nasycają na gęstym łanie i nie zastępują NDRE przy decyzjach azotowych.
Ich wartości są małe (przeważnie ≈ 0 … 0.3). Ponieważ skala kolorów jest przypisana do wartości bezwzględnych, mapy wskaźników RGB pokazują głównie odcienie od pomarańczowego do żółtozielonego — głęboka zieleń gęstej mapy NDVI pojawia się rzadko. Użyj suwaka Zakres, aby wyodrębnić interesujące Cię plamy.
Analiza AI wymaga pasm multispektralnych — w projektach tylko RGB przyciski AI są ukryte.

Jak czytać wartości — co oznacza każdy zakres

Wartości orientacyjne dla początkujących. Każdy wiersz dzieli wskaźnik na cztery przedziały, od gołej gleby do gęstej, zdrowej uprawy:

Wskaźnik	Brak roślin (gleba, woda, suche resztki)	Rzadko, wcześnie lub stres	Średnio	Gęsto, zdrowo
NDVI	< 0.15	0.15–0.35	0.35–0.65	> 0.65 (nasyca się powyżej ~0.85)
GNDVI	< 0.2	0.2–0.4	0.4–0.6	> 0.6
NDRE	< 0.1	0.1–0.2	0.2–0.35	> 0.35
EVI	< 0.1	0.1–0.25	0.25–0.5	> 0.5
VARI	< 0	0–0.1	0.1–0.25	> 0.25
VDVI (RGB)	< 0	0–0.05	0.05–0.15	> 0.15
NGRDI (RGB)	< 0	0–0.05	0.05–0.12	> 0.12
ExG (RGB)	< 0	0–0.05	0.05–0.2	> 0.2

Jak korzystać z tabeli:

Liczby są orientacyjne. Kamera, kalibracja, światło, uprawa i faza rozwojowa je przesuwają. Najważniejszy jest wzór w obrębie jednego pola i jednego lotu — niższe i wyższe miejsca względem siebie.
Pokaż jedną klasę. Przeciągnij suwak Zakres na wiersz tabeli, aby pokazać tylko tę klasę — wszystko poza zakresem staje się przezroczyste. Same kolory się nie zmieniają: są przypisane do bezwzględnych wartości wskaźnika (zobacz Skala kolorów).
Zakres automatyczny. Przy zmianie wskaźnika zakres jest ustawiany na własny 2.–98. percentyl pola, więc ukryte są tylko skrajne wartości odstające.
Woda i cień dają we wszystkich wskaźnikach wartości ujemne lub bardzo niskie; nie odczytuj cienia drzew czy budynków jako stresu.
Gęste uprawy: jeśli NDVI prawie wszędzie przekracza ~0.8, przełącz na NDRE — pokazuje różnice tam, gdzie NDVI jest już nasycony.
Wskaźniki RGB bardziej niż multispektralne zależą od światła słonecznego i ustawień kolorów kamery: lataj przy stabilnym świetle i porównuj tylko loty wykonane w podobnych warunkach.

Jak są liczone?

Wskaźniki tworzone są w ramach procesu przetwarzania:

W ustawieniach przetwarzania pozostaw włączone Przetwarzanie multispektralne (włącza się automatycznie, gdy projekt zawiera pasma wielospektralne).
Na końcu przetwarzania pliki pasm (band_G, band_R, band_RE, band_NIR, …) są zapisywane w folderze Layers/; każdy wskaźnik (NDVI, GNDVI, NDRE, EVI, VARI) jest z nich liczony na bieżąco.
Pojawiają się na mapie jako nowa warstwa Indeks MS (domyślnie aktywny jest NDVI; w panelu można przełączać między wskaźnikami).

Panel wskaźnika wegetacji

Gdy warstwa wskaźnika jest aktywna, w prawym dolnym rogu mapy pojawia się panel pływający:

Analiza AI — wspierane przez AI strefowanie i szkic planu oprysku od asystenta Luny (zobacz Analiza wegetacji AI)
Wybór wskaźnika — multispektralnie: NDVI, GNDVI, NDRE, EVI, VARI, a pod spodem wiersz RGB VDVI, NGRDI, ExG; projekty tylko RGB: VDVI, NGRDI, ExG, VARI
Zakres — suwak z dwoma uchwytami określający, które wartości są wyświetlane
Gotowe zakresy — ustawienia jednym kliknięciem (projekty multispektralne)
Skala kolorów — legenda na dole
Eksport — Zapisz jako PNG, Zapisz jako JPEG, Zapisz jako GeoTIFF (QGIS)

Gotowe zakresy

Surowy zakres wskaźnika (−1 … +1) jest zwykle zbyt szeroki dla wizualnej interpretacji. DroneField oferuje trzy gotowe zakresy jednym kliknięciem:

Gotowe zakresy to progi NDVI, dlatego pojawiają się tylko w projektach multispektralnych, a kliknięcie jednego z nich przełącza panel na NDVI.

Stres (Stress)

Do wykrywania zestresowanej lub rzadkiej wegetacji (wodny, pokarmowy, chorobowy). Zakres: 0.10 … 0.30.

Kiedy używać? Do wyszukiwania słabych miejsc, luk i zestresowanych plam w łanie.

Zdrowa (Healthy)

Szczegółowość rozwiniętego, zdrowego łanu. Zakres: 0.50 … 0.90.

Kiedy używać? W łanie zwartym — np. groszek zielony przed kwitnieniem — aby zobaczyć, gdzie rozwój jest szybszy / wolniejszy.

Woda / Gleba (Water/Soil)

Skupia się na wartościach ujemnych i bliskich zera. Zakres: −1.00 … 0.00.

Kiedy używać? Wykrywanie zalegania wód, identyfikacja plam nagiej gleby.

Skala kolorów

Kolory są przypisane do stałych wartości wskaźnika na pełnej skali −1 … +1 — ta sama wartość zawsze ma ten sam kolor, w każdym wskaźniku i każdym projekcie:

Wartość wsk.	Kolor	Typowe znaczenie
−1.0 … −0.8	Czarny	Woda, głęboki cień
ok. −0.5	Bordowy	Woda, mokra gleba
ok. −0.2	Czerwony	Goła gleba
ok. 0.0	Bladoczerwony	Gleba, suche resztki
ok. 0.3	Pomarańczowy	Rzadka lub zestresowana roślinność
ok. 0.6	Jasnozielony	Zdrowa roślinność
1.0	Ciemnozielony	Silny, gęsty łan

Między tymi punktami kolory przechodzą płynnie.

Niestandardowy zakres

Suwak Zakres nie rozciąga kolorów — działa jak filtr: piksele, których wartość leży poza min … max, stają się przezroczyste, a pozostałe zachowują swój stały kolor. Przydatne, gdy:

Chcesz pokazać tylko jedną klasę z tabeli powyżej (np. przeciągnij uchwyty na NDRE 0.10–0.20, aby zobaczyć tylko słabe strefy)
Chcesz ukryć glebę i wodę, tak aby na mapie pozostała tylko uprawa

Przy zmianie wskaźnika zakres jest automatycznie ustawiany na własny 2.–98. percentyl pola. Zmiana wchodzi w życie natychmiast na mapie.

Obliczanie wskaźnika na żądanie

Jeśli przetwarzanie przebiegło bez pasm wielospektralnych (np. tylko szybka ortomozaika) albo wskaźnik RGB nie został jeszcze wygenerowany, jego przycisk w panelu jest wyszarzony (↓). Najedź na niego kursorem — podpowiedź wymienia brakujące pasma (np. „NDRE – wymagane przetwarzanie (brakujące pasma: RE, NIR)”).

Kliknij wyszarzony przycisk, a przetwarzanie od razu się rozpocznie:

wskaźniki multispektralne — przetwarzane są tylko brakujące pasma, istniejąca praca nie jest powtarzana;
wskaźniki RGB — pasma są jednorazowo generowane z ortomozaiki RGB.

To szybsze niż uruchamianie całego przetwarzania od nowa.

Eksport

Przycisk Eksport w panelu oferuje trzy formaty. Każdy eksportuje pokolorowaną mapę dokładnie tak, jak jest wyświetlana (wskaźnik, zakres, przezroczystość).

PNG / JPEG

Zwizualizowany wskaźnik zapisuje się jako obraz ze skalą kolorów. Bez georeferencji — prosty obraz, idealny do maila lub prezentacji.

GeoTIFF (QGIS)

Plik .tif z georeferencją, 8-bitowy RGBA, z tą samą pokolorowaną mapą:

Z georeferencją — w projekcji WGS84, EPSG:4326
Czytelny w QGIS, ArcGIS i innych programach GIS, nad pozostałymi warstwami
Zawiera kolory, a nie wartości wskaźnika — nie można go przeklasyfikować

Aby uzyskać surowe wartości (Float32), użyj plików pasm z folderu Layers/ projektu — band_G.tif, band_R.tif, band_RE.tif, band_NIR.tif (multispektralne) lub rgb_band_R.tif, rgb_band_G.tif, rgb_band_B.tif (wskaźniki RGB) — i oblicz wskaźnik w QGIS za pomocą Raster Calculator (Kalkulator rastrów).

Szczegóły: Eksport do QGIS.

Nazwy plików eksportowanych

Eksporty trafiają do folderu Exports/ projektu, a ich nazwy zawierają wskaźnik i zakres (×100, n = wartość ujemna):

Exports/
├─ NDVI_010-030.png
├─ NDVI_010-030.jpg
├─ NDRE_020-035.tif
└─ ...

Czego NIE robić?

Nie podejmuj decyzji tylko na podstawie NDVI — jeden wskaźnik nigdy nie powie wszystkiego. Analiza próbek gleby i kontrola na miejscu są zawsze uzupełnieniem.
Nie porównuj dwóch różnych dronów — pasma P4M i M3M są produkowane z różnymi filtrami, wartości nie są równoważne 1:1.
Nie mieszaj ujęć przedpołudniowych i popołudniowych w jednym projekcie — zmiana kąta oświetlenia wpływa też na wartości wskaźnika.

Strona DroneField Oprogramowanie DroneField Funkcje Porównanie Pobierz Portal klienta