Порівняльний аналіз показників NDVI для різночасових оптичних та радарних зображень
Loading...
Date
2021
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ
Abstract
UKR: Зміни кліматичних умов на планеті суттєво ускладнюють ведення сільського господарства. Це призводить до зниження продовольчої безпеки по всьому світу. Ефективним рішенням є застосування космічних технологій, що дозволяють проводити супутниковий моніторинг стану с/г рослин та вирішити важливі агротехнічні задачі. Сучасні дослідження підтвердили, що для моніторингу полів необхідні рішення, які дозволять уникнути впливу хмарності на побудову часових рядів. У роботі проведено порівняльний аналіз показників нормалізованого відносного вегетаційного індексу (NDVI) для різночасових оптичних та радарних зображень зі супутників Landsat-8, Sentinel-1 та Sentinel-2 та визначено залежність стану озимої пшениці від кількості опадів. Дослідження були проведені на 5 ділянках площею 209 га з озимою пшеницею. У роботі було виявлено найвищу кореляцію між показниками NDVI, які отримані за допомогою радарного супутника Sentinel-1, та показниками кількості опадів. Проведені дослідження показали, що супутниковий моніторинг полів за допомогою радарної зйомки є більш ефективним за оптичну зйомку.
RUS: В работе проведен сравнительный анализ показателей NDVI для разновременных оптических и радарных изображений со спутников Landsat-8, Sentinel-1 и Sentinel-2 и определена зависимость состояния озимой пшеницы от количества осадков. Исследования были проведены на участках с озимой пшеницей. В работе было выявлено самую высокую корреляцию между показателями NDVI, полученные с помощью радарного спутника Sentinel-1, и показателями количества осадков. Проведенные исследования показали, что спутниковый мониторинг полей с помощью радарной съемки является более эффективным, чем оптическая съемка.
ENG: Climate change on the planet, such as abnormal heat, floods, forest and peat fires, dry winds, ice, significantly complicates agriculture and reduces worldwide food safety.. An effective solution is to use of space technologies. It allows to solve important agricultural problems, such as mapping of agricultural lands, determination the condition of soil and plantations at different stages of development, detection in time the processes of potential threat to the crop, forecasting weather conditions, planning agro-technical works and carry out satellite monitoring of agricultural plants. In modern works several main indicators of vegetation indices (NDVI, LAI, EVI) are studied to assess the condition of plants, the presence of diseases, as well as to predict the yield of crops. Modern researches have confirmed that crop monitoring requires solutions that avoid the effects of cloudiness on time series construction. In this work we compared the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) for different-time optical and radar images from Landsat-8, Sentinel-1 and Sentinel-2 satellites and determined the dependence of winter wheat on precipitation. The study was carried out on 5 plots with an area of 209 hectares with winter wheat, which are located in the in Dnipropetrovsk region, Ukraine. The time period for satellite monitoring is from August to January 2018. To assess the condition and health of crops it should be taken into account values of precipitation, air temperature and soil moisture. In this work we found the highest correlation between NDVI values obtained with the radar satellite Sentinel-1 and precipitation values. The coefficient of determination for radar images Sentinel-1 is 25.65%, for optical images - 11.49%. This research shown that satellite crop monitoring with radar imaging is more effective than optical imaging.
RUS: В работе проведен сравнительный анализ показателей NDVI для разновременных оптических и радарных изображений со спутников Landsat-8, Sentinel-1 и Sentinel-2 и определена зависимость состояния озимой пшеницы от количества осадков. Исследования были проведены на участках с озимой пшеницей. В работе было выявлено самую высокую корреляцию между показателями NDVI, полученные с помощью радарного спутника Sentinel-1, и показателями количества осадков. Проведенные исследования показали, что спутниковый мониторинг полей с помощью радарной съемки является более эффективным, чем оптическая съемка.
ENG: Climate change on the planet, such as abnormal heat, floods, forest and peat fires, dry winds, ice, significantly complicates agriculture and reduces worldwide food safety.. An effective solution is to use of space technologies. It allows to solve important agricultural problems, such as mapping of agricultural lands, determination the condition of soil and plantations at different stages of development, detection in time the processes of potential threat to the crop, forecasting weather conditions, planning agro-technical works and carry out satellite monitoring of agricultural plants. In modern works several main indicators of vegetation indices (NDVI, LAI, EVI) are studied to assess the condition of plants, the presence of diseases, as well as to predict the yield of crops. Modern researches have confirmed that crop monitoring requires solutions that avoid the effects of cloudiness on time series construction. In this work we compared the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) for different-time optical and radar images from Landsat-8, Sentinel-1 and Sentinel-2 satellites and determined the dependence of winter wheat on precipitation. The study was carried out on 5 plots with an area of 209 hectares with winter wheat, which are located in the in Dnipropetrovsk region, Ukraine. The time period for satellite monitoring is from August to January 2018. To assess the condition and health of crops it should be taken into account values of precipitation, air temperature and soil moisture. In this work we found the highest correlation between NDVI values obtained with the radar satellite Sentinel-1 and precipitation values. The coefficient of determination for radar images Sentinel-1 is 25.65%, for optical images - 11.49%. This research shown that satellite crop monitoring with radar imaging is more effective than optical imaging.
Description
Ю. Кібукевич: ORCID 0000-0002-6814-820X
Keywords
супутниковий моніторинг, озима пшениця, радарні дані, оптичні дані, Landsat-8, Sentinel-2, Sentinel-1, NDVI, коефіцієнт детермінації, R2, КІТС
Citation
Кібукевич Ю. О. Порівняльний аналіз показників NDVI для різночасових оптичних та радарних зображень. Системні технології. Дніпро, 2021. Т. 5. № 136. С. 22–27. DOI: 10.34185/1562-9945-5-136-2021-02.