Information zum NDVI-Index und zu NDVI-Bildern

 

NDVI = Normalized Difference Vegetation Index
(VDI = Vegetation Difference Index)

Der NDVI ist eine Verhältniszahl (ohne Einheit)
mit Werten zwischen -1 und +1

NIR-Rot
NIR+Rot

Hierbei ist NIR das rückgestrahlte nahe Infrarot und Rot das rückgestrahlte rote Licht.
Bei NOAA-AVHRR sind es die Kanäle 1 für Rot und 2 für NIR,
bei Landsat sind es die Kanäle 3 für Rot und 4 für NIR.
Die Sensoren liefern Strahlungswerte zwischen 0 und 255. Für jeden Bildpunkt einer NDVI-Karte wird obiger Wert berechnet. Das ergibt für den Mai 1998 folgende Monats-Mittelwert-Karte für Europa:


Der NDVI liefert Informationen über
- die "Grünheit" der Vegetation bzw. die "Jugend" pflanzlicher Zellen,
- die Dichte der Vegetation.
Er erlaubt die quantitative Bestimmung wichtiger Folgeparameter wie
- die bei der Photosynthese absorbierte Strahlung (FAPAR)
- den Blattflächenindex (LAI)
- die Landoberflächenbedeckung bzw. -nutzung


Warum funktioniert dies so gut?

Je jugendlicher eine pflanzliche Zelle ist, umso glatter sind ihre Zellwände.
Je glatter die Zellwand ist, umso stärker wird das Nahe Infrarot (NIR) des einfallenden Sonnenlichts zum Sensor des Satelliten reflektiert.
Rotes und blaues Licht werden in der aktiven Pflanze für die Fotosynthese weitgehend verbraucht, es wird hier also wenig zurückgestrahlt. Das Chlorophyll nutzt bei der Fotosynthese jedoch NIR und das grüne Licht nicht. Das reflektierte (sichtbare) Restlicht lässt aktive Pflanzen grün aussehen.
Könnte der Mensch auch NIR sehen, dann würden Pflanzen in NIR und nicht in Grün zu sehen sein. Das NIR ist ca. 5-fach so hell wie das sichtbare Licht (Blau, Grün, Rot).
Diese Messungen sind nur bei fehlender Bewölkung und nur während des Tages möglich.

Ein Beispiel von einem Maisacker:

Interpretation des NDVI-Verlaufs und des Verlaufs der spektralen Signatur:

Der NDVI kann Werte zwischen -1 (die Reflexion im Kanal 4, IR ist 0) bis 1 (die Reflexion im Kanal 3, rot ist 0) annehmen

Der Maisacker ist mit Saatmais bestellt. Zu erkennen ist dies am Verlauf des Spektrums vom 20.6.. Das Spektrum zeigt noch einen starken Einfluss des Bodens. Dies bedeutet, der sog. Blattschluss ist noch nicht erreicht. Bei Blattschluss wäre der Boden von oben durch die Blätter nicht mehr zu erkennen. Die Reflexion im Kanal 5 liegt aber noch höher als im Kanal 4 (nahes Infrarot), in dem lebende Vegetation stark reflektiert. Auch liegt der Kanal 3, in dem Vegetation viel Licht absorbiert, höher als Kanal 2 (sichtbares Grün). Erst wenn K4>K5 und wenn K2>K3, dann ist der Blattschluss erreicht, d.h. es wird nur mehr Vegetation gemessen. Dieser Zustand ist zum 6.7. erreicht. Mit zunehmender Entwicklung der Biomasse zeigt der Mais am 22.7. seine höchste Reflexion im nahen Infrarot (K 4), und somit auch den höchsten NDVI. Zu diesem Zeitpunkt ist der LAI (Blattflächen-Index) und die grüne Biomasse am größten. Mit fortschreitender Vegetationsperiode nimmt nun die Reflexion im Kanal 4 und damit auch der NDVI wieder ab. Das liegt an der beginnenden Reife der Pflanzen. Die Blätter werden nun allmählich braun, und damit nimmt der grüne LAI wieder ab und auch die Reflexion im Kanal 4, die am schnellsten auf diese Veränderungen reagiert.