ми спектрального індексу об'єкта будується зображення, відповідне значенню індексу в кожному пікселі, що і дозволяє виділити досліджуваний об'єкт або оцінити його стан. Спектральні індекси, використовувані для вивчення та оцінки стану рослинності, отримали загальноприйнята назва вегетаційних індексів [2].
Вегетаційний індекс - показник, що розраховується в результаті операцій з різними спектральними діапазонами (каналами) даних дистанційного зондування, і має відношення до параметрів рослинності в даному пикселе знімка. Головною перевагою вегетаційних індексів є легкість його отримання. Індекси відображають загальну кількість рослинності і використовуються для оцінки її стану при вирішенні широкого кола завдань. Вони підсумовують і відображають вплив таких чинників, як вміст хлорофілу, площа листкової поверхні, зімкнутість і структура рослинного покриву. Основне призначення цих індексів - картування рослинного покриву, виявлення площ покриті і непокриті рослинністю, оцінка та моніторинг стану рослинного покриву, оцінка продуктивності та врожайності.
Розрахунок здебільшого вегетаційних індексів базується на двох найбільш стабільних (не залежних від інших факторів) ділянках кривої спектральної відбивної здатності рослин. На червону зону спектру (0.63 - 0.690 мкм) припадає максимум поглинання сонячної радіації хлорофілом, а на ближню інфрачервону зону (0.75 - 0.90 мкм) максимальне відображення енергії клітинною структурою листа. Тобто висока фотосинтетична активність (пов'язана, як правило, з великою фитомассой рослинності) веде до більш низьких значень коефіцієнтів відбиття в червоній зоні спектру і великим значенням в ближній інфрачервоній. Як це добре відомо, відношення цих показників один до одного дозволяє чітко відокремлювати рослинність від інших природних об'єктів.
Зазвичай використовують: вегетаційний індекс нормалізованої різниці (Normalized Difference Vegetation Index/NDVI); індекс фотохімічної відбивної здатності (Photochemical Reflectance Index/PRI); індекс смуги води (Water Band Index/WBI).
Індекс NDVI вважається індикатором структури рослинного покриву, індекс PRI-індикатором рівнів основних пігментів листкової поверхні (хлорофілу, каротиноїдів та ін.), індекс WBI-індикатором вмісту води в рослинах. Всі фотосинтезуючі рослини містять зелений пігмент-хлорофіл, а також пігменти жовтого або оранжевого кольору -каротіноїди (каротин і ксантофілл). Пігменти, необхідні для протікання фотосинтезу, локалізовані в спеціальних тільцях клітини-хлоропластах, лінійні розміри яких становлять кілька мікрометрів, тобто можуть спостерігатися в лабораторних умовах за допомогою мікроскопа. Обидва зазначених пігменту визначають характерні кольору листя рослин (переважання зеленого кольору хлорофілу, жовто-червоного і інших відтінків каротиноїдів). Спектри поглинання хлорофілу (основного пігменту, характерного для вищих рослин) мають різкі максимуми поблизу довжин хвиль 430 нм і 660 нм, що зумовлює переважання зеленого кольору у нормально вегетуючих рослин. Каротиноїди поглинають світло на довжинах хвиль менше 540 нм; вплив цих пігментів помітно при прояві стресових станів у процесі завядания і відмирання листя. Насправді використання індексу NDVI-занадто спрощена процедура опису структури рослинного покриву (Kozoderov, Dmitriev, 2008).
Індекс PRI-не менше спрощена спроба опису ефективності використання світлової енергії при розрахунках поглиненої ФАР. Зокрема, загальноприйнятою вважається практика використання відносини різниці відбивної здатності листя на довжинах хвиль 570 і 531 нм до суми цих же величин для опису індексу PRI (Gamonetal., 1997). До деякої міри це аналог NDVI. Вибір саме цих довжин хвиль нового індексу визначається характерними умовами поглинання випромінювання вегетирующей рослинністю на цих довжинах хвиль сонячного випромінювання.
Індекс WBI характеризує смугу поглинання випромінювання водяною парою на довжині хвилі 970 нм. Виникає питання: якщо всі дослідження з оцінки стану рослинності звести до цих трьох основних індексах (для цього досить використовувати дані менше десятка каналів ДЗ), то навіщо тоді потрібні гіперспектральних вимірювання з сотнями каналів? Значення потоку ФАР при фотосинтезі, коли в хлоропластах рослинного листа поглинаються молекули вуглекислого газу, виражаються в молях на одиницю площі протягом певного проміжку часу. Один моль-це кількість речовини, маса якого, виражена в грамах, чисельно дорівнює його молекулярному вазі (для молекули вуглекислого газу цей вага дорівнює 44 г). Кількість часток (атомів, молекул) в одному молі будь-якої речовини постійно і носить назву числа Авогадро (6,02 Ч 1023). Саме таку кількість молекул містить 1 моль кисню О 2, водяної пари Н 2 О, вуглекислого газу СО 2 і т.д. Відомо, що 1 моль будь-якого газу при нормальних умовах (температура близько 0 ° С, тиск 76...
