РАСЧЕТ ВЕГЕТАЦИОННОГО ИНДЕКСА NDVI НА ПРИМЕРЕ КАМСКО-УСТЬИНСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

Земля – это главное богатство человека. Люди тысячелетиями жили и заботились о земле, которая их кормила.

Главный дар земли человечеству – это пища, в первую очередь, зерновые культуры. Сначала человек возделывает поле, в которое будут посеяны семена. Семена прорастут и дадут всходы. Из всходов вырастут колосья пшеницы. Из пшеницы получают муку, а затем из муки выпекают хлеб. Хлеб люди едят сами и кормят им своих детей.

Плодородные земли всегда имели большую ценность для сельского хозяйства различных народов мира. Первые цивилизации возникли на берегах Нила, Тигра и Ефрата. Узкая полоса плодородной почвы, простирающаяся вдоль реки, позволяла выращивать пищу и, впоследствии, постепенно становилась густонаселенной.

Современные методы исследования и мониторинга с помощью использования геоинформационных систем и данных дистанционного зондирования Земли могут помочь человеку в сфере сельского хозяйства. Земля, которую обрабатывает человек, - самое настоящее сокровище. К сожалению, почвы на сельскохозяйственных землях часто подвергаются эрозии, из-за чего они нуждаются в защите.

Целью научной статьи стало выполнение расчета вегетационного индекса NDVI в геоинформационной системе ArcGIS на примере Камско-Устьинского района Республики Татарстан в июне 2024 года.

Республика Татарстан – это субъект Российской Федерации в составе Приволжского Федерального округа, находящийся на востоке Восточно-Европейской равнины. Столицей является город Казань, крупными городами являются Набережные Челны, Альметьевск, Нижнекамск, Чистополь, Бугульма и т.д. Территория Республики Татарстан полностью лежит в зоне умеренного климата. В физико-географическом плане территория Республики Татарстан сложена из 3 районов: Предволжья, Предкамья и Закамья.

Стоит отметить, что Камско-Устьинский район находится на западе Республики Татарстан и составляет собой восточную часть Предволжья. Административным центром муниципального района является поселок городского типа Камское Устье. Экономику района преимущественно составляет сельское хозяйство [1].

Геоинформационная система (географическая информационная система, ГИС) – это информационная система, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, отображение и распространение данных, а также получение на их основе новой информации и знаний о пространственно-координированных явлениях. Первая географическая информационная система появилась в во второй половине прошлого века. Такие системы обладают важными функциями визуализации и организации данных, с их помощью проводится обработка и анализ полученных результатов. В географических информационных системах используется 3 вида информации: пространственная информация, атрибутивная информация и метаданные [2].

Вегетационный индекс – это численный показатель, который характеризует состояние растительного покрова. Существуют различные вегетационные индексы, которые применяются для разных целей. Нормализованный относительный индекс растительности (NDVI) показывает количество фотосинтетически активной биомассы. Его вычисляют по формуле: NDVI = (NIR – RED)/(NIR + RED), где NIR – это значение в ближнем инфракрасном диапазоне, а RED – это значение в красном канале [3].

ArcGIS – это геоинформационная система, созданная американской компанией ESRI, для картографии и пространственного анализа на настольных компьютерах и в различных приложениях [4].

Рисунок 1. Карта-схема распределения NDVI в Камско-Устьинском районе в июне 2024 года

Расчет Нормализованного разностного вегетационного индекса (NDVI) был выполнен в программе ArcMap, там же создана карта-схема. Для этого, в первую очередь, были загружены космические снимки спутника Landsat-8. Затем в окне «ArcToolbox» была выбрана опция «Калькулятор растра» из группы «Инструменты Spatial Analyst», куда была введена формула расчета.

В результате была создана карта-схема, показывающая распределение вегетационного индекса NDVI на территории Камско-Устьинского района в июне 2024 года. Индекс принимает значение от 1 до -1, определяя густую здоровую растительность и пространства, где растительность отсутствует. На рисунке 1 видно, что минимум равен -0,189998, а низкие значения преобладают в юго-восточной, восточной и северо-восточной частях муниципального района. Это объясняется тем, что здесь расположено Куйбышевское водохранилище – самое большое водохранилище на территории Республики Татарстан. Максимум равен 0,643822, а высокие значения преобладают в юго-западной части муниципального района. Участки со средним значением индекса, в большинстве своём, находятся в центральной части муниципального района. Это – сельскохозяйственные поля, на которых ещё не выросли посевы.

Геоинформационный метод расчета и анализа Нормализованного разностного вегетационного индекса (NDVI) представляет большой интерес для исследователей и людей, занятых в сфере сельского хозяйства. С помощью него можно определять характер растительного покрова и определять виды сельскохозяйственных культур. Также с его помощью можно выявлять безлесные пространства и участки открытой почвы, что помогает в мониторинге вырубки лесов. Благодаря развитию технологий подобный опыт применения геоинформационных систем помогает людям в решении экономических задач и проблем общественной жизни.