Hintergrund / NDVI

Der Vegetationsindex NDVI

Vegetationsindizes machen sich die Tatsache zunutze, daß die in den Blättern enthaltenden Pigmente von gesunder Vegetation einfallende (Sonnen-)Strahlung in ganz besonderer Weise reflektieren. Während gesunde Vegetation nämlich vom sichtbaren Licht nur relativ wenig reflektiert, ist die Reflektion im daran anschließenden nahen Infrarot (NIR) deutlich höher. Dieser Anstieg ist um so stärker, je gesunder und dichter die Vegetation ist.
 

Dieser charakteristische Unterschied zwischen sichtbarem Licht und nahem Infrarot ist bei den meisten anderen Oberflächenmaterialien, einschließlich kranker oder vertrockneter Vegetation, nicht zu beobachten. Im Vergleich zu grünem, gesundem Gras reflektiert z.B. trockener Boden oder trockenes Gras im sichtbaren Bereich mehr während sie im NIR deutlich weniger reflektiert. Die nebenstehende Abbildung zeigt dies deutlich.  Erdbeobachtungssatelliten nehmen die von der Oberfläche reflektierte Strahlung  in genau definierten Spektralbereichen (sogenannten Bändern) jeweils getrennt auf. Die amerikanischen NOAA-AVHRR-Satelliten (siehe Einführung in die Fernerkundung) messen die Strahlung in fünf Bändern. Darunter sind sichtbares Rot (Band 1, 0.58-0.68µm) und nahes Infrarot (Band 2, 0.725-1.10µm), die in der Abbildung als grau hinterlegte Flächen dargestellt sind.

 

Die Reflektionswerte der NOAA-Bänder 2(rot) und 1(NIR) werden in die Formel   NDVI = (NIR - Rot) / (NIR + Rot) eingesetzt. Für den Computer ist es eine einfache Rechenoperation, die für jeden Bildpunkt durchgeführt wird. Das Resultat ist ein relatives Maß, daß stark mit Dichte und Vitalität der Vegetation korreliert. Dieser dimensionslose Index hat für NOAA-Daten Werte im Bereicht von -0.1 (keine Vegetation) bis 0.7 (viel Vegetation). Die so erhaltenen Zahlenwerte werden bei den hier gezeigten Bildern mit einer speziellen Farbskala dargestellt, die von braun (-0.1 - 0.2) über gelb (um 0.3) bis zu satten Grüntönen (0.4 - 0.7) reicht.

NOAA hat eine relativ geringe räumliche Auflösung (Pixelgröße ca. 1.1km), erfaßt dafür aber einen großen Teil Europas und durch das Zusammenwirken mehrerer Satelliten werden mehrmals täglich Bilder aufgenommen. Solche NDVI-Berechnungen mit NOAA-Daten werden vom DLR in Oberpfaffenhofen bei München täglich gemacht und im Internet bereitgestellt. Daten aus zurückliegender Zeit können über das WWW-Interface von ISIS als sogenannte "Quicklooks", das sind in der räumlichen Auflösung reduzierte Dateien im .JPG-Format, heruntergeladen werden. Noch bessere Recherche-Möglichkeiten bietet das Programm GISIS, das man auf dem eigenen Rechner (Windows oder Unix) installieren kann. Informationen zu GISIS bzw. Links zum Herunterladen der verschiedenen Programmbausteine vom FTP-Server der DLR (ftp://ftp.dfd.dlr.de/pub/gisis/) sind in der Rubrik COMPUTER/SHAREWARE hier im Forum Erdkunde.

Über GISIS können die Daten auch in Originalauflösung für ganz Europa davon heruntergeladen werden. Man kann auch Ausschnitte festlegen indem man Koordinaten eingibt oder sich zuerst einen Quicklook herunterlädt, die in einem extra Fenster dargestellt werden. Man kann dann einfach mit der Maus ein Rechteck aufziehen, dessen Koordinaten  automatisch übernommen werden. GISIS bietet verschiedene Grafik-Formate an: GIF, JPG, TIF, BMP, RAS, HDF und LAN.

Diese Daten werden zur Zeit von GISIS in einer Graustufendarstellung, ohne die Umsetzung in die braun-gelb-grüne Farbskala, bereitgestellt. Hier bedeuten hellere Werte mehr, dunkle Werte weniger Vegetation und die im Quicklook blau dargestellten Wasserflächen sind schwarz. Zum Beispiel treten in diesem Ausschnitt die größeren Städte durch dunklere Farben hervor. Um das braun-gelb-grüne Farbschema zu erhalten, muß man sich mit Bildbearbeitung auskennen, es ist aber möglich. Für die Bildbearbeitungssoftware ERDAS Imagine können wir bei Interesse eine Anleitung geben, bitte per email anfordern.

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