گياهان سبز معمولا در محدوده مرئي (۴۰۰- ۷۰۰ نانومتر) تيره هستند که اين فرآيند ناشي از جذب نور توسط رنگدانههاي موجود در گياهان سبز (کلروفيل ۱، پروتوکلروفيل II ، زانتوفيل و …) مي‌باشد. اما در اين محدوده يک افزايش ناگهاني انعکاس در طول موج حدود ۵۵۰ نانومتر دارند (نور سبز) به همين دليل آنها معمولا به رنگ سبز ديده مي‌شوند. در محدوده بين ۷۰۰ الي ۱۳۰۰ نانومتر گياهان روشن مي‌باشند زيرا در اين محدوده داراي انعکاس بالايي هستند از ۱۳۰۰ تا ۲۵۰۰ نانومتر گياهان سبز به دليل جذب نور توسط آب موجود در برگ گياهان سبز، سلولز، ليگنين و ديگر مواد موجود در اين محدوده طيفي تيره هستند.
بطور خلاصه:
تيره: ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر
روشن: ۷۰۰ تا ۱۳۰۰
تيره (اما روشن تر از ۴۰۰ تا ۷۰۰ ): ۱۳۰۰ تا ۲۵۰۰
کدام يک از باندهاي سنجش از دور مي‌توانند پوشش گياهي را بهتر نشان دهند؟
معمولا باندهايي که در قلمرو ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر قرار دارند به دليل اينکه گياهان در اين قلمرو تيره هستند مناسب نيستند.
براي سنجنده TM: باند هاي ۴ و ۵ مناسب هستند.
براي MSS: باندهاي ۶ و ۷ مناسب هستند.
البته براي از بين بردن عوارضي مانند اثرات توپوگرافي و آلبدو بهتر است براي تشخيص پوشش‌هاي گياهي از نسبت‌هاي باندي استفاده شود.
اگر بخواهيم پوشش‌هاي گياهي به صورت روشن ظاهر شوند نسبت باندهايي که در قلمرو ۷۰۰ الي ۱۳۰۰ نانومتر قرار گرفته به باندهايي که در قلمرو ۴۰۰ تا ۷۰۰ و يا ۱۳۰۰ تا ۲۵۰۰ نانومتر قرار دارند مناسب‌ترند. در حالت اول نسبت مادون قرمز نزديک NIR به IR مي‌باشد و در واقع هدف اين است باندهايي که در آنها پوشش گياهي انعکاس بالايي دارد در صورت و باندهاي که انعکاس کمي دارند در مخرج قرار گيرند.
در سنجنده TM: نسبت باندهاي TM4/TM3 مناسب هستند. همچنين نسبت TM5/TM7 نيز مناسب هستند. اما به دليل اينکه بسياري از رس‌ها نيز در اين قلمرو روشن هستند استفاده از آنها توصيه نمي‌شود.
چرا معمولا در سنجش از دور پوشش گياهي را به رنگ قرمز نشان مي‌دهند؟
به اين دليل که رنگ قرمز بهتر با چشم انسان تشخيص داده مي‌شود و از طرفي ديگر اگر پوشش گياهي به رنگ سبز نشان داده شود که مطابق با رنگ واقعي آنهاست فرض مي‌شود که بعضي پديده‌هاي ديگر نيز به رنگ واقعي خود نشان داده شده‌اند در حالي که رنگ آنها کاذب است.
شاخص پوشش گياهي چيست؟
در واقع شاخص پوشش گياهي يک شاخص عددي است تا ارتباطي با مفاهيم بيولوژي، شيمي و يا فيزيک داشته باشد. اما مي‌تواند اطلاعات مفيدي را در خصوص وضعيت پوشش گياهي در اختيار ما قرار دهد و در واقع از آن به عنوان شاهد تجربي مي‌توانيم نام ببريم.
در اينجا براي بررسي شاخص‌هاي پوشش گياهي بهتر است در ابتدا خط خاکي يا خط با پوشش گياهي صفر را تعريف کنيم. خط خاکي يک خط فرضي در فضاي طيفي است که تغييرات طيفي خاک‌هاي بدون پوشش گياهي را در تصوير نشان مي‌دهد. اين خط به وسيله دو يا چند بخش از خاک‌هاي ضخيم از يک تصوير که ممکن است انعکاس متفاوت داشته باشند (به وسيله بهترين خط آن) مشخص مي‌شوند. کارت و توماس ((۱۹۷۶) Kart and Tomas) شکلي مشهور تحت عنوان Tasseld cap يا کلاه منگوله‌دار در فضاي طيفي Red – NIR سنجنده Mss مشخص کردند. آنها مشخص کردند نقطه‌اي از کلاه (نوک کلاه، خطي که انعکاس کم در نور قرمز و انعکاس زياد در NIR دارد) بيانگر مناطقي با پوشش گياهي بالا و بخش صاف کلاه برعکس نوک کلاه بيانگر خط خاکي صفر است. بهترين راه مشخص کردن خط خاکي استفاده از scatter diagram است به طوري که براي محور X Red و بر روي محور Y ،NIR نمايش داده شود. پايين‌ترين خط خاکي که از سمت راست دياگرام پراکندگي نقاط عبور مي‌کند همان خط خاکي صفر است.
در حالت کلي شاخص‌هاي پوشش گياهي به دو دسته اصلي تقسيم مي‌شوند و در واقع تقسيم‌بندي آنها بر اساس ارتباط اين شاخص‌ها با خط خاکي است.
۱) اگر خطوط هم سبزينگي از مرکز عبور کنند و يا در يک نقطه به هم برسند: نمونه‌هاي شاخص اين گروه RVI ،SAVI NDVI است.
۲) خط هم سبزينگي موازي خط خاکي هستند: اين شاخص‌ها را شاخص‌هاي عمودي Perpendicular مي‌نامند که در واقع شدت پوشش گياهي با فاصله عمودي از خط خاکي مشخص مي‌شود. نمونه‌هاي معروف اين شاخص عبارتند از: WDVI ،PVI ،DVI.
معرفي شاخص‌ها:
+ شاخص(RVI) :(Ratio Vegetation Index) اين شاخص اولين بار توسط(Jordan1969) مطرح شد.
خصوصيات کلي:
• شاخصي بر اساس نسبت باندها است.
• خطوط هم سبزينگي در مبدا به هم مي‌رسند.
• خط خاکي با شيب ۱/۰ از مبدا عبور مي‌کند.
• تغييرات آن از صفر تا بي‌نهايت است.
• محاسبه RVI = NIR/IR:
شاخص(NDVI (Normalized Difference Vegetation Index
این شاخص به وسيله روس و همکارانش (Rouse et al 1967) طرح شد. وقتي افراد از شاخص پوشش گياهي صحبت مي‌کنند در واقع چيزي که به آن رفرنس مي‌دهند اين شاخص است. اين شاخص از ۱ تا ۱- در تغيير است ولي شاخص RVI از صفر تا بي‌نهايت متغير است و در واقع مي‌توان شاخص RVI را مطابق رابطه زير به NDVI تبديل کرد.
(DVI = (RVI -1 ) / (RVI+1
خلاصه شاخص NDVI:
• بر اساس نسبت باندي عمل مي‌کند.
• خطوط هم سبزينه در مرکز به هم مي‌رسند.
• خط خاکي داراي شيب ۱ و از مرکز عبور مي‌کند.
• تغييرات بين ۱+ و ۱- است.
• فرمول عمومي NDVI = NIR – RED / NIR + RED
شاخص Infrared Percentage Vegetation Index) IPVI)
براي اولين بار توسط (Crippen1990) مطرح شد. کريپن کاهش قرمز را غيرواقعي دانست و در نتيجه شاخص IPVI را به شرح زير بيان کرد.
• اساس نسبت باندي است.
• خطوط هم سبزينه از مبدا عبور مي‌کند.
• تغيير بين ۰ تا ۱٫
• خط خاکي داراي شيب ۱ و از مرکز عبور مي‌کند.
• IDVI = (NDVI) / 2 يا IDVI = NIR / NIR + RED
شاخص(DVI (Divergence Vegetation Index
توسط Richardson & Everett ارائه شد.
• شاخص عمودي.
• خطوط هم سبزينگي موازي خط خاکي.
• خط خاکي با شيب ناچيز (arbitrary) از مبدا عبور مي‌کند.
• تغييرات نامحدود.
• DVI = NIR – RED
شاخص( PVI (Perpendicular Vegetation Index
براي اولين بار توسط Richardson & Wigand ( 1977) ارائه شد.
خصوصيات:
• شاخص عمودي.
• خطوط هم سبزينه موازي خط خاکي.
• خط خاکي با شيب ناچيز از مبدا عبور مي‌کند.
• تغييرات بين ۱+ تا ۱-
• (فرمول) RED ) NIR – cos ( PVI = sin(
= زاويه بين خط خاکي و محور NIR است.
+ شاخص(WDVI (Weighted Difference Vegetation Index
توسط (Clevers 1988) ارائه شد. WDVI نسخه خلاصه شده‌اي از شاخص PVI است اما داراي دامنه نامحدود است. همانند PVI ،WDVI خيلي حساس به تغييرات اتمسفري است (Qi و همکاران، ۱۹۹۴).
• شاخص عمودي.
• خط هم سبزينه موازي خط خاکي.
• خط خاکي با شيب کم از مبدا عبور مي‌کند و تغييرات نامحدود است.
WDVI = NIR – g RED فرمول
g= شيب خط خاکي.
