NDVI mierzy, ile roślinność odbija bliskiej podczerwieni w stosunku do czerwieni, i na tej podstawie ocenia jej kondycję. Zdrowa roślinność ma wysoki wynik, sucha albo chora niski. Przydatna informacja, ale z jednym ograniczeniem: NDVI nie odróżnia gatunków. Wysoki wynik w sierpniu może oznaczać rzepak, nawłoć, trawę, wrzos albo las sosnowy. Z punktu widzenia pszczelarza to cztery zupełnie różne sytuacje.
Red edge to zakres spektralny, który pozwala wyjść poza tę granicę. Pojawia się coraz częściej w opisach narzędzi satelitarnych dla rolnictwa i pszczelarstwa, więc warto wiedzieć, co to właściwie jest.
Co to jest red edge
Światło słoneczne składa się z promieniowania o różnych długościach fal. Ludzkie oko rejestruje zakres od fioletu (ok. 400 nm) do czerwieni (ok. 700 nm). Rośliny pochłaniają czerwień, bo chlorofil jej potrzebuje do fotosyntezy, i silnie odbijają bliską podczerwień (powyżej 700 nm). Na granicy tych dwóch zakresów, gdzieś między 700 a 740 nanometrami, krzywa odbicia roślin gwałtownie rośnie od niemal zera do wysokich wartości. Ten stromy odcinek krzywej to red edge, po polsku tłumaczony jako "czerwona krawędź".
Większość satelitów rejestruje szerokie pasma spektralne i tę granicę widzą tylko z grubsza. Sentinel-2 ma trzy wąskie pasma umieszczone dokładnie w tym obszarze: pasmo 5 (705 nm), pasmo 6 (740 nm) i pasmo 7 (783 nm). ESA zaprojektowała Sentinel-2 z myślą o monitoringu roślinności, a red edge jest w tej dziedzinie wyjątkowo czuły.
Co red edge widzi inaczej niż NDVI
NDVI mówi, jak dużo chlorofilu ma roślina i jak intensywnie fotosyntetyzuje. Red edge mówi, jak szczegółowo wygląda krzywa odbicia w obszarze przejściowym. Szczegóły różnią się między gatunkami.
Rzepak w pełni kwitnienia, lipa przed kwitnieniem, wrzos w sierpniu i nawłoć we wrześniu mogą mieć podobny wynik NDVI, jeśli są zdrowe i aktywne. Ich krzywe odbicia w zakresie red edge różnią się od siebie. Zawartość chlorofilu, struktura liści, grubość kutikuli, zagęszczenie komórek mezofilu, kąt ułożenia liści, wszystko to wpływa na to, jak dokładnie wygląda to przejście między czerwienią a podczerwienią. Algorytm analizujący pasma red edge obok NDVI ma znacznie więcej danych do klasyfikacji gatunkowej niż ten, który korzysta tylko z dwóch pasm.
Badania potwierdzają, że pasma red edge Sentinel-2 znacząco poprawiają rozróżnianie między różnymi klasami upraw, a w krajobrazach leśnych nawet jedna czwarta najbardziej istotnych zmiennych klasyfikacyjnych pochodzi z pasm red edge. Dla gatunków traw pasmo 5 red edge okazało się najbardziej wpływowe przy rozróżnianiu poszczególnych gatunków.
Co to oznacza dla pszczelarza
Pszczelarz nie używa pasm red edge bezpośrednio, ale korzysta z aplikacji, które w tle analizują dane satelitarne. Model rozróżniający wrzos od borówki albo nawłoć od trawy musi analizować więcej niż NDVI. Red edge jest jednym z elementów, które to umożliwiają. Mapa pokazująca konkretne gatunki zamiast ogólnej zieloności terenu wymaga, żeby satelita rejestrował te wąskie pasma, a algorytm potrafił je interpretować.
Sprawdź, jaka roślinność rośnie w promieniu lotu pszczół z Twojej lokalizacji
Pobierz Hive MindRed edge a inne wskaźniki, które możesz spotkać
Poza NDVI istnieje kilka wskaźników, które korzystają z pasm red edge. Najczęściej spotykane to RedEdge NDVI (liczony z pasma red edge zamiast zwykłej czerwieni), CIre (Chlorophyll Index Red Edge, mierzący zawartość chlorofilu) oraz NDre (Normalized Difference Red Edge). Każdy z nich odpowiada na nieco inne pytanie i ma inne zastosowanie.
| Wskaźnik | Co mierzy | Zastosowanie |
|---|---|---|
| NDVI | Ogólna kondycja roślinności, ilość zielonej biomasy | Szybka ocena kondycji terenu, monitoring zmian |
| RedEdge NDVI | Kondycja roślinności z wyższą czułością na wczesny stres | Wykrywanie stresu roślin zanim NDVI go zarejestruje |
| CIre | Zawartość chlorofilu w liściach | Ocena stanu odżywienia roślin, wykrywanie niedoborów azotu |
| NDre | Różnicowanie typów roślinności | Klasyfikacja gatunkowa, mapowanie siedlisk |
Pszczelarz nie musi używać tych wskaźników samodzielnie. Warto wiedzieć, że istnieją, bo różnica między aplikacją korzystającą tylko z NDVI a tą, która analizuje pełny zestaw pasm Sentinel-2, jest zauważalna w jakości klasyfikacji roślinności.
Skąd wiedzieć, z jakich pasm korzysta aplikacja
Większość aplikacji dla pszczelarzy nie podaje tych informacji wprost. Pośrednim sygnałem jest to, czy aplikacja potrafi rozróżniać gatunki roślin zamiast tylko oceniać ogólną kondycję terenu. Jeśli mapa pokazuje tylko "dużo zieleni" albo "mało zieleni", prawdopodobnie korzysta wyłącznie z NDVI. Jeśli pokazuje konkretne gatunki albo typy siedlisk, za tym stoi bardziej złożona analiza, często z wykorzystaniem pasm red edge lub uczenia maszynowego na danych wielospektralnych.
Jak czytać mapy pożytkowe i co oznaczają poszczególne wyniki w Hive Mind, wyjaśniamy w artykułach Jak czytać analizę pożytków w aplikacji Hive Mind? i Jak dobrze przeanalizować teren pod pasiekę?
