Vegetationsindizes
Erdbodenlinie
Erdboden hat eine bestimmte spektrale Signatur, die sich von allen anderen Bodenbedeckungen unterscheidet. Im sichtbaren und nahe infraroten Bereich steigt die Reflexion proportional zur Wellenlänge. Allerdings ist der Wert des Anstiegs von vielen Faktoren abhängig. Die Beschaffenheit und Struktur des Bodens bestimmt, ob er ein diffuser reflektor ist (auch als Lambertscher Reflektor bezeichnet). Die Feuchtigkeit des Bodens und seine organische Beschaffenheit erhöhen die Absorption und verringern somit die Reflexion bei allen Wellenlängen.
Das Verhältnis zwischen roter und nahe infraroter Reflexion hingegen bleibt konstant für Erdbodentypen mit bestimmten Eigenschaften. Wenn man viele spektrale Messwerte desselben Bodens unter verschiedenen Feuchtigkeitsbedingungen misst und für jede dieser Messungen die roten Reflexionen in Abhängigkeit von den Reflexionen im nahen Infrarot aufzeichnet, dann ergibt sich das folgende Schaubild:
Da die Reflexion im roten und nahe infraroten Bereich proportional steigt und fällt, wenn sich die Feuchtigkeit verändert, korrelieren diese Werte und verhalten sich linear zueinander. D.h., dass jedes Mal, wenn sich der eine Wert verändert, der andere sich entsprechend ihres Verhältnisses zueinander ebenfalls ändert. Die Gerade, die dieses Verhältnis beschreibt, wird als Bodenlinie bezeichnet und ist spezifisch für jeden Bodentyp.
Vegetationsindizes zur Bodenberechnung
Der Perpendicular Vegetation Index (PVI) (senkrechter Vegetationsindex) von Richardson und Wiegand (1977) nutzte die roten und nahe infraroten Bänder, um den senkrechten Abstand zwischen dem Vegetationspunkt des NIR - roten Punktdiagramms und der Bodenlinie zu berechnen. Da Vegetation eine höhere reflecion im nahen Infrarot und eine niedrigere rote Reflexion als der Boden besitzt, wird sich der Vegetationspunkt in der oberen linken Ecke des Streudiagramms befinden. Je dichter die Vegetation wird, desto weiter entfernt sich der Vegetationspunkt von der Bodenlinie und bewegt sich nach oben links.
Ein Schwachpunkt des PVI liegt in der Annahme, dass sich unterhalb der Pflanzen nur ein einziger Bodentyp befindet. Dies ist jedoch nicht immer der Fall, da es Umgebungen gibt, in denen sich verschiedene Bodentypen auf einer sehr kleinen Fläche vermischen (zum Beispiel ein Gemischt aus Erde und Steinen). Huete (1988) schlug daher den Soil-Adjusted Vegetation Index (SAVI), den an die Erde angepassten Vegetationsindex, vor, um dieses Problem zu lösen. Der SAVI ist eine Kombination des Verhältnisindex (NDVI) und des senkrechten Index (PVI). Die Gleichung lautet wie folgt:
L ist ein Korrekturfaktor, dessen Wert von der Pflanzendecke abhängt. Ist die Pflanzendecke ganz dicht, dann wird L=0 und wandelt den SAVI in den NDVI. Gibt es jedoch kaum Pflanzen, dann wird L=1. Huete (1988) schlägt einen L-Wert von 0,5 vor, wenn die Menge der Pflanzendecke unbekannt ist, da 0,5 für eine durchschnittliche Pflanzendecke steht.
Andere Vorschläge, wie der Transformed Soil-Adjusted Vegetation Index (TSAVI; Baret and Guyot, 1991) und der Modified Soil-Adjusted Vegetation Index (MSAVI; Qi et. al., 1994), folgen demselben Grundprinzip, benutzen aber andere Korrekturfaktoren, die in einigen Fällen bessere Ergebnisse als der SAVI liefern. Außerdem gibt es spezifische Vegetationsindizes, die eine hohe spektrale Auflösung (schmale Bänder) benutzen und gezielt das Chlorophyll und die Vitalität der Pflanzen betrachten. Hierzu gehören der Photochemical Reflectance Index (PRI) und der Normalised Pigment Chlorophyll Ratio Index (NPCI; Penuelas et. al., 1994), sowie der Canopy Chlorophyll Content Index (CCCI; Barnes et. al., 2000).
Frage: Warum benutzen Vegetationsindizes die rote Reflexion anstelle der grünen, wenn Pflanzen doch grün sind?
