Bejelentkezés Letöltés
Tudástár

NDVI multispektrális kamera nélkül? Az RGB vegetációs indexek érthetően

A mezőgazdaságban használt felmérő drónok többsége hagyományos RGB kamerát hordoz, nem multispektrális szenzort — a valódi NDVI-hez pedig közeli infravörös sáv kell, amit egy RGB kamera egyszerűen nem rögzít. Ettől még egy RGB repülés egyáltalán nem haszontalan a növényállomány elemzéséhez. Az RGB vegetációs indexek családja — VARI, ExG, VDVI és NGRDI — a látható vörös, zöld és kék csatornából zöldességi térképet készít, amely meglepően sok gyakorlati kérdésre válaszol: hol kelt ki az állomány, hol törnek át a gyomok a csupasz talajon, a tábla mely részei zöldek még az állományszárítás előtt.

Ez az útmutató elmagyarázza, hogyan számítható az egyes RGB vegetációs indexek, mit mutatnak valójában, őszintén hol maradnak el az NDVI-től és az NDRE-től, mely DJI drónok képesek előállítani őket, és hogyan készít a DroneField egy RGB index térképből differenciált kijuttatási térképet a permetező drónnak.

Mit mér egy RGB vegetációs index

Az egészséges levelek a vörös és kék fény nagy részét elnyelik a fotoszintézishez, a zöldből pedig viszonylag többet vernek vissza — ezért látjuk zöldnek a növényeket. Az RGB vegetációs index pontosan ezt használja ki: az ortomozaik minden pixelénél a zöld csatornát a vörös és a kék csatornához viszonyítja. Ahol a zöld egyértelműen dominál, ott élő növényzetről van szó; ahol a vörös és a kék felzárkózik, ott talajról, szalmáról, elhalt vagy sárguló növényi anyagról.

A döntő különbség az NDVI-hez képest a hiányzó közeli infravörös sáv. Az egészséges állomány nagyon erősen veri vissza a NIR fényt, és éppen ez az erős jel adja az NDVI és az NDRE érzékenységét a biomasszára, a levélszerkezetre és a klorofilltartalomra. Az RGB kamera csak a spektrum látható részét érzékeli, ahol az egészséges és az enyhén stresszelt levelek közötti kontraszt jóval kisebb. Az RGB indexek ezért a zöldességet és a zöld borítottságot nagyon jól mérik, a fiziológiai életerőt viszont csak gyengén.

A legtöbb RGB index normalizált arány, így az egyenletes fényerő-változás részben kiesik. A részben a kulcsszó: az expozíció, a fehéregyensúly, a napállás és az árnyékok így is jobban eltolják az értékeket, mint egy kalibrált multispektrális szenzornál. Ha előbb a NIR-alapú indexek hátterével ismerkednél meg, olvasd el a vegetációs indexekről szóló útmutatónkat és az NDVI vs NDRE összehasonlítást.

A négy RGB index: VARI, ExG, VDVI és NGRDI

A DroneField négy RGB vegetációs indexet számol bármelyik támogatott felmérő drón ortomozaikjából. Mindegyik ugyanazt a három csatornát használja, de eltérően súlyozza őket, így mindegyik egy kicsit más kérdésre van hangolva.

VARI — Visible Atmospherically Resistant Index

VARI = (Green − Red) / (Green + Red − Blue). A nevezőben kivont kék miatt a VARI kevésbé érzékeny a párára és a légköri szórásra, mint egy egyszerű zöld–vörös arány. Ez a leginkább általános célú RGB index: jó első áttekintés a zöldességről és a zöldülésről az egész táblán, és ez áll a legközelebb ahhoz, amit „NDVI-szerű” képként egy RGB kamera adni tud.

ExG — Excess Green

ExG = 2 × Green − Red − Blue, jellemzően normalizált csatornákon számolva. Az ExG arra készült, hogy a növényt elválassza a háttértől. A zöld növényzet élesen kiemelkedik, a talaj, a szalma és a tarlómaradvány pedig pontos színétől függetlenül alacsony értéket kap. Ezért ez az index a kelés- és tőhiány-ellenőrzésre, a csupasz talajon vagy tarlón megjelenő zöld gyomfoltokra, és minden olyan feladatra, ahol a kérdés egyszerűen az: „van növény vagy nincs?”

VDVI — Visible-band Difference Vegetation Index

VDVI = (2 × Green − Red − Blue) / (2 × Green + Red + Blue). A VDVI lényegében az ExG normalizált változata. Értékei rögzített tartományban maradnak, és finomabban fokozza a zöldességet, így jól használható a zöld borítottság különbségeinek feltérképezésére egy fejlődő állományon belül, nem csak a növény–talaj elkülönítésre.

NGRDI — Normalised Green-Red Difference Index

NGRDI = (Green − Red) / (Green + Red). Mivel csak a zöldet állítja szembe a vörössel, az NGRDI erősen reagál, amikor a levelek sárgulni vagy barnulni kezdenek. Ez az RGB index a sárgulásra, az érésre és az állományszárításra: világosabban választja el a még zöld növényeket a már leszáradtaktól, mint egy növény–talaj elkülönítésre tervezett index.

Mire jók az RGB indexek — és mire nem

A korlátok őszinte vállalása teszi az RGB indexeket hasznossá félrevezető helyett.

Ahol az RGB indexek jól működnek

Kelés és állományértékelés: a szezon elején, amikor a növények között még látszik a talaj, az ExG és a VDVI nagyon tisztán elválasztja a kultúrnövényt a talajtól — ebben a stádiumban gyakran ugyanolyan egyértelműen, mint az NDVI. Gyomfoltok: a csupasz talajon, tarlón vagy betakarítás után megjelenő zöld gyomok élesen kirajzolódnak az ExG-n, így az RGB repülés gyakorlati alapja lehet a foltkezelésnek. Állományszárítás és betakarítás előtti döntések: az NGRDI és a VARI megmutatja, hogy egy napraforgó-, repce- vagy burgonyatábla mely zónái zöldek még, és melyek száradtak már le. Zöld borítottság és állományhiányok: a jégverés, a belvíz, a vadkár vagy a gépi kár, ami eltávolítja a zöld borítást, bármelyik RGB indexen szembeötlő.

Ahol az NDVI és az NDRE a jobb

Életerő- és biomassza-különbségek sűrű, zárt állományban: ha a talaj már nem látszik, minden RGB index szinte mindenhol „zöldet” mutat, miközben az NDVI — és különösen az NDRE — továbbra is elválasztja az erősebb és gyengébb zónákat. Nitrogén- és klorofill-ellátottság: a red edge és a NIR sáv már jóval a látható színváltozás előtt reagál a klorofillra és a levélszerkezetre; az RGB indexek csak akkor látják a hiányt, amikor a levelek láthatóan kifakulnak. Időpontok és táblák összehasonlítása: a multispektrális reflektanciát a napfényszenzor korrigálja, az RGB értékek viszont az expozíciótól és a fénytől függenek, így egy napos reggeli és egy borult délutáni RGB térkép nem hasonlítható össze szigorúan.

A gyakorlati szabály: ha a döntés arról szól, hol vannak zöld növények, gyakran elég egy RGB index. Ha arról, hogy egy zárt állomány mennyire jól fejlődik — például szezon közepi differenciált nitrogén-kijuttatásnál búzában vagy kukoricában —, használj NDVI-t vagy NDRE-t multispektrális drónról.

Mely drónok képesek RGB vegetációs indexet előállítani

Az RGB indexek az ortomozaikból számíthatók, így a DroneField által támogatott összes felmérő drón képes előállítani őket — multispektrális kamera nélkül. Ide tartozik a DJI Mavic 3 Enterprise, a DJI Phantom 4 RTK, a DJI Matrice 4E és Matrice 4T (a széles látószögű RGB kamerával térképezve), valamint az M300 / M350 RTK Zenmuse P1-gyel (béta). A multispektrális platformokon — Mavic 3 Multispectral és Phantom 4 Multispectral — ugyanabból a repülésből mindkettőt megkapod: a NIR-alapú indexeket a multispektrális sávokból, az RGB indexeket a színes kamerából.

A DroneField kizárólag DJI drónokkal működik. Az aktuális lista a béta platformokkal együtt a támogatott felmérő drónok dokumentációjában található.

Sok permetező drónos szolgáltató számára ez az igazi előny: az az RGB felmérő drón, amely táblahatár-felméréshez és akadályellenőrzéshez amúgy is megvan, használható vegetációs réteget is ad kelésellenőrzéshez, gyomfoltokhoz és állományszárításhoz — még mielőtt multispektrális platformba fektetnének.

Repülési beállítások megbízható RGB index térképekhez

Mivel az RGB indexek a kamera által rögzített színtől függenek, a repülési körülmények többet számítanak, mint egy napfényszenzorral korrigált multispektrális felmérésnél.

Átfedés, magasság és felbontás

Használj 75–80 % előre és 65–75 % oldalirányú átfedést, egyenesen lefelé néző gimballal (nadír). RGB térképezéshez a szokásos tartomány 80–120 m a talaj felett; a 30–60 m-es alacsony repülések is pontosan összeilleszthetők, és megérik, ha egyedi csíranövényeket vagy kis gyomfoltokat akarsz látni. A DroneField 2–20 cm/px célfelbontással dolgozik (alapértelmezés 5 cm); a legfinomabb érték a képeid natív felbontásától függ. Részletesebben a repülési beállításokról szóló útmutatónkban és a repüléstervezési tippekben olvashatsz.

Fény

A borult, egyenletes fény az ideális. A kemény árnyékok sötétítik a pixeleket és lenyomják az RGB index értékeit; a repülés közben a tábla fölött átvonuló felhőfoltok világos és sötét sávokat okoznak, amelyek állománykülönbségnek tűnnek. A DroneField megvilágítás-kiegyenlítése a képek közötti fényerőt egyenlíti ki, de a mély árnyékban elveszett részleteket nem tudja visszahozni. Ha a fény a repülés közepén erősen megváltozik, általában jobb szüneteltetni és a maradékot azonos körülmények között lerepülni.

Következetesség a repülések között

Ha időpontokat akarsz összehasonlítani, hasonló napszakban, azonos magasságban és hasonló fényviszonyok között repülj. A DroneField minden indexet rögzített színskálán jelenít meg, így a különböző projektek és időpontok térképei összehasonlíthatónak látszanak — RGB adatnál azonban ne feledd, hogy bármely különbség egy része a fényből, nem az állományból adódhat.

RGB indextől a kijuttatási térképig a DroneFieldben

A munkafolyamat ugyanaz, mint multispektrális adatnál: repülés, a repülési mappa importálása, feldolgozás egy gombnyomással (illesztés, kiegyenlítés, DSM és ortomozaik), majd egy RGB index kiválasztása az elemző panelen. Az egészséges állomány, a stressz és a víz/talaj előbeállítások értelmes kiinduló színskálát adnak, a beépített értékmagyarázat pedig segít a térkép olvasásában. A feldolgozás helyben, a saját számítógépeden fut — nincs feltöltés és nincs hektáronkénti díj. A vegetációs indexek dokumentációja minden indexet bemutat az alkalmazáson belül.

Bármelyik indexből egy kattintással rácsos kijuttatási térkép készül. A rácscella mérete (2–10 m, alapértelmezés 8 m) a permetezési munkaszélességhez igazítható, és a tábla hosszanti oldalához forgatható. Ezután kiválasztod, hogyan zónázza a cellákat:

Átlag index — tápanyag-kijuttatáshoz és lombtrágyázáshoz

Minden cella az átlagos indexértéke alapján kerül besorolásra. A kevésbé zöld cellák más dózist kaphatnak, mint a zöldebbek. RGB adatnál ez főleg addig értelmes, amíg az állomány még nyitott; zárt állományban a zónák kiegyenlítődnek — pontosan ez a fent leírt korlát.

Élő-hányad — állományszárításhoz és gyomfoltokhoz

Minden cella a benne lévő élő növények aránya alapján kerül besorolásra. Az élő/elhalt küszöböt a DroneField automatikusan kiszámolja, így állományszárításnál a még zöld cellák kapják a szert, a teljesen leszáradt cellák pedig nullát kaphatnak; csupasz talajon végzett gyomirtásnál a zöld növényt tartalmazó cellák kapják a gyomirtót.

A zónadózisok nulláról indulnak — minden zóna dózisát te adod meg, l/ha vagy kg/ha egységben, legfeljebb 10 zónával. A zónánkénti és táblaszintű összesítők, a szegély-ráhagyás, amellyel a drón a tábla szélét is lefedi, a zóna-ráhagyás és a min. érvényes arány szabály teszi teljessé a tervet. A kész térkép exportálható DJI Agras, XAG és ABZ Innovation permetező drónokra, Hardi permetezőgépekre, ISOXML terminálokra vagy Shapefile formátumba. Nézd meg, mi a differenciált kijuttatás, olvasd el a kijuttatási térkép dokumentációját, vagy azt, hogyan javasolhatja neked a Luna MI-támogatott tervezés az indexet, a zónázás alapját és a dózisokat.

Hogyan olvasd az RGB index térképeket, hogy ne vezessenek félre

Az RGB index a színre reagál, és a táblán nem minden színváltozás a növény egészségéről szól. Néhány helyzet még a tapasztalt pilótákat is megtréfálja.

Virágzó kultúrák: a sárga napraforgótányérok vagy repcevirágok csökkentik az NGRDI és a VARI értékét ott is, ahol a növények teljesen egészségesek. Talaj és maradványok: a sötét, nedves és a világos, száraz talaj eltérő háttérértéket ad, a zöldes árnyalatú maradvány vagy a moha pedig kissé megemelheti az ExG-t. Árnyékok: a fasorok, villanyoszlopok és épületek olyan árnyékot vetnek, amely alacsony indexértéknek látszik. Gyomok az állományon belül: ha a gyom és a kultúrnövény is zöld és egymásba nő, az RGB index nem tudja megkülönböztetni őket — a zöld borítást térképezi, nem a fajt. Ezért a DroneField nem ígér automatikus gyomfelismerést; a térkép megmutatja, hol van zöld, és a pilóta dönti el, mi az.

A tévedéseket ugyanaz a szokás előzi meg, mint az NDVI-nél: kezeld az index térképet útmutatóként arra, hová érdemes nézni, és mielőtt véglegesítesz egy kijuttatási tervet, ellenőrizz néhány zónát a terepen. Tedd az indexet az ortomozaik fölé, vesd össze azzal, amit repülés közben láttál, és csak ezután állítsd be a dózisokat. Így használva az RGB vegetációs indexek a már meglévő felmérő drónodat valóban hasznos eszközzé teszik a kelésellenőrzéshez, a foltkezeléshez és az állományszárítás tervezéséhez.

Gyakran ismételt kérdések

Lehet NDVI-t készíteni RGB drónnal?

Nem, a valódi NDVI-hez közeli infravörös sáv kell, amit az RGB kamera nem rögzít. Egy RGB drón viszont előállíthat látható fényből számolt vegetációs indexeket, például VARI-t, ExG-t, VDVI-t és NGRDI-t. Ezek jól térképezik a zöldességet és a zöld borítottságot — kelés, gyomfoltok, állományszárítás —, de sűrű állományban kevésbé érzékenyek az életerő- és nitrogénkülönbségekre, mint az NDVI vagy az NDRE.

Melyik a legjobb RGB vegetációs index?

Nincs egyetlen legjobb RGB index; mindegyik más kérdésre válaszol. Az ExG választja el legjobban a növényt a talajtól, ezért kelésre és gyomfoltokra használd. A VARI jó általános zöldességi áttekintést ad, és kevésbé zavarja a pára. A VDVI finomabban fokozza a zöld borítottságot, az NGRDI pedig a sárgulással és az állományszárítással kapcsolatos döntésekhez való.

Olyan jó a VARI, mint az NDVI?

A VARI nem olyan érzékeny, mint az NDVI, mert hiányzik belőle a közeli infravörös sáv, amely erősen reagál az egészséges levélszerkezetre. Nyitott állományban, zöldüléskor és látható károknál a VARI gyakran ugyanazt a mintázatot mutatja, mint az NDVI. Zárt, sűrű állományban és nitrogéndöntésekhez a multispektrális drónról származó NDVI vagy NDRE olyan különbségeket is kimutat, amelyeket a VARI nem lát.

Mely drónokkal készíthetők RGB vegetációs indexek a DroneFieldben?

Minden támogatott DJI felmérő drónnal, mert az indexek az RGB ortomozaikból számíthatók. Ide tartozik a Mavic 3 Enterprise, a Phantom 4 RTK, a Matrice 4E és 4T, valamint az M300 / M350 RTK Zenmuse P1-gyel (béta). A Mavic 3 Multispectral és a Phantom 4 Multispectral egyetlen repülésből RGB és multispektrális indexeket is ad.

Használható RGB index térkép differenciált permetezéshez?

Igen, a DroneFieldben bármelyik RGB index térképből egy kattintással rácsos kijuttatási térkép készíthető. Állományszárításhoz vagy gyomfoltokhoz válaszd az élő-hányadot, tápanyag-kijuttatáshoz és lombtrágyázáshoz az átlag indexet, add meg zónánként a dózist, és exportáld a térképet DJI Agras, XAG, ABZ Innovation, Hardi, ISOXML vagy Shapefile formátumba.

Milyen fényviszonyok a legjobbak az RGB vegetációs indexekhez?

Az egyenletes, borult fény adja a legmegbízhatóbb RGB index térképeket. A kemény árnyékok és a repülés közben a tábla fölött átvonuló felhők megváltoztatják a pixelek színét, és állománykülönbségnek tűnhetnek. Az egész táblát hasonló fényben repüld le, tartsd a gimbalt nadírban, időpontok összehasonlításánál pedig hasonló napszakban és magasságban repülj.

Have more questions? Contact our team

Készen áll arra, hogy drónadataiból terepi döntések szülessenek?

Töltse le a DroneFieldet, és kezdje el elemezni a tábláit egy ingyenes projekttel.