Насколько осадки влияют на спутниковый NDVI в Саксонии-Анхальт?

В Xsupra мы оцениваем состояние культур с помощью NDVI — вегетационного индекса, рассчитываемого по спутниковым снимкам путем сравнения отражения в ближнем инфракрасном диапазоне с отражением в красном диапазоне. Индекс находится в пределах от 0 до 1; более высокие значения указывают на более активную растительность. Для корректного сравнения по годам мы сосредоточились на пахотных землях Саксонии-Анхальт и рассматриваем один и тот же месяц за несколько лет: июль с 2018 по 2024 год.

Для каждого июля мы создаем спутниковый композит с отсеиванием облаков, рассчитываем NDVI, маскируем пахотные земли, затем вычисляем средний NDVI по земле с весом по площади. Параллельно агрегируем общий объем осадков для той же области и месяца. Так мы сопоставляем физический сигнал растительности с поступлением воды, которое часто ограничивает рост в середине лета.

Ключевые выводы, методика едина по годам

• Самый сухой июль: 2018, осадки 16,5 мм, средний NDVI 0,31
• Самый влажный июль: 2021, осадки 92,2 мм, средний NDVI 0,42
• От самого сухого к самому влажному году осадки выросли примерно на 457%, NDVI — примерно на 42%

Korrelation zwischen Juli-Niederschlag und NDVI in Sachsen-Anhalt (2018-2024)

Связь по всей многолетней серии

Мы оценили, как июльские осадки и июльский NDVI изменяются вместе за все семь лет. Связь сильная и положительная, корреляция около 94%. С точки зрения дисперсии осадки объясняют около 88% межгодовых различий июльского NDVI для пахотных земель на уровне земли. Практически это означает: больше дождя обычно дает более высокий NDVI в июле, меньше дождя приводит к более быстрому высыханию, большему водному стрессу и более низкому NDVI. Сигнал остается устойчивым несмотря на обычные источники вариации: набор культур, сроки сева, колебания температуры и управленческие решения.

Почему NDVI подходит для этой задачи

NDVI реагирует на поглощение хлорофилла в красном диапазоне и отражение клеточной структуры в ближнем инфракрасном диапазоне, поэтому тесно связан с площадью листьев и фотосинтетической активностью. Месячные композиты подавляют ежедневный шум, облачные артефакты и выбросы одного пролета, давая администраторам и фермерам стабильный показатель активности растительности. Маскирование по пахотным землям повышает специфичность, поскольку несельскохозяйственные, городские или лесные пиксели могут размывать реакцию посевов.

Что позволяет пайплайн Xsupra помимо этого графика

• Обработка NDVI и других вегетационных индексов на уровне поля, одной и той же методикой каждый месяц, для мониторинга и сравнения
• Быстрая подготовка, автоматическая загрузка спутниковых снимков, контроль качества, композитирование и статистика
• Форматы для реальной работы, растры GeoTIFF
• Расширения по запросу: исторические бенчмарки, контекст влажности почвы и полевой влагоемкости, готовность к проезду техники

Что это значит для фермеров