Im letzten Teil der Serie habe über das Aussuchen und herunterladen von Sentinel 2 Daten geschrieben. Heute beschreibe ich wie Pflanzenindizes aus diesen Daten berechnet werden können.
Die Grundlage für die Nutzung von Satellitendaten im Pflanzenbau sind die aus den Satellitenbildern berechneten spektralen Indizes.
Am bekanntesten ist der sogenannte NDVI (normierter differenzierter Vegetationsindex). Dieser ist abhängig von der grünen Blattmasse des aufgenommenen Bestandes. Rückschlüsse auf die photosynthetische Aktivität sind leider nur bedingt möglich da nicht zwischen Flächen mit einer größeren Anzahl weniger vitalen Pflanzen oder einer kleineren Anzahl vitaler Pflanzen unterscheiden kann.
Ein anderer Index ist der sogenannte REIP (red edge inflection point → Hauptwendepunkt). Dieser korreliert (bei geschlossenen Beständen) zuverlässig mit der N-Aufnahme der Pflanzen.
Bei der Nutzung der Indizes ist zu beachten, dass sie immer Relativwerte angeben, mehr oder weniger Biomasse oder N-Aufnahme. Wenn auf konkrete Werte am Boden geschlossen werden soll, sind dort Referenzmessungen (Biomasseschnitte, N-Aufnahmewerte) nötig. Und einen zusätzlichen Schwierigkeitsgrad gibt es, die Beziehungen zwischen den Zahlen der spektralen Indizes und den Werten der Referenzmessungen sind nicht linear.
Trotzdem ist es hilfreich Bilder mit spektralen Indizes und deren Veränderungen über die Zeit zu verfolgen.
Bei Gebieten in Jahren mit ausgeprägter Trockenheit wie 2018 sind die Unterschiede in den Böden in den NDVI-Bildern der Bestände deutlich sichtbar. Diese Information lässt sich nutzen um unterschiedliche Areale mit ähnlichen Bodeneigenschaften auf einem Schlag festzulegen. Diese Gebiete können als Bodenprobenzonen genutzt werden und die Grundlage für eine differenzierte Grunddüngung sein. Eine Anwendung als Basis für teilflächenspezifische Saatkarten sind denkbar.
Die praktische Berechnung des NDVI aus den Sentinelaufnahmen.
Eine Möglichkeit der Berechnung des NDVI ist die Nutzung des Rasterrechners in QGIS Raster → Rasterrechner. Die Formel lautet (Kanal_8a – Kanal_4) / (Kanal_8a + Kanal_4). Die konkreten Kanäle der geladenen Szene erkennt man an den Endungen wie B8A@1 für den Kanal 8a und B04@1 für den Kanal 4.
Als Ergebnis wird eine GeoTIFF berechnet und dem Projekt hinzugefügt. Das berechnete Bild wird jetzt für das gewünschte Feld ausgeschnitten und danach in ein Vektorformat (hier Shape) umgewandelt. Zuerst wird der Layer mit den Antragsflächen nach oben geschoben oder ndvi nach unten gezogen um diese Flächen wieder sichtbar zu machen.
Die gewünschte Fläche wird ausgewählt, vorher bitte den entsprechenden Layer aktivieren (anklicken).
Mit der Lupe mit dem gelben Hintergrund wird die Fläche herangezoomt.
Jetzt schneide ich die gewählte Fläche aus dem großen NDVI-Bild aus. Verarbeitung → Werkzeugkiste GDAL → Raster auf Layermaske zuschneiden. WICHTIG: Unbedingt „Nur gewählte Objekte“ auswählen, wenn diese Option ausgegraut ist, wurde vorher keine Fläche ausgewählt. Dann abbrechen und den gewünschten Schlag selektieren.
Der enstehende temporäre Layer „Abgeschnitten(Maske)“ ist dann in eine Vektordatei umzuwandeln. Dies erfolgt indem man den Layer selektiert und danach im Werkzeugkasten die Funktion SAGA → Vector <> raster → Vectorising grid classes aufruft.
Der erzeugte temporäre Layer „Vectorized“ sollte dann gesichert werden. Rechte Maustaste auf dem selektierten Layer → Exportieren → Objekt speichern als
Hier bitte das KBS auf WGS 84 ändern und einen Speicherort und einen Dateinamen wählen, ich nutze den Namen „ndvi“. Somit haben wir für einen Schlag und einen Zeitpunkt eine flächige Karte mit den berechneten NDVI Werten.