УДК 528.88: 631.95
ВЗАЄМОЗВ’ЯЗОК МІЖ НОРМАЛІЗОВАНИМ ДИФЕРЕНЦІЙНИМ ВЕГЕТАЦІЙНИМ ІНДЕКСОМ І ЗЕЛЕНИМ ПОКРИВОМ У ЗЕРНОБОБОВИХ КУЛЬТУР
Вожегова Р. А., д-р с.-г. наук, проф., акад. НААН, https://orcid.org/0000-0002-3895-5633, izz.ua@ukr.net
Лиховид П. В., канд. с.-г. наук., НААН, https://orcid.org/0000-0002-0314-7644, pavel.likhovid@gmail.com
Інститут зрошуваного землеробства НААН
Лавренко С. О., канд. с.-г. наук, доц., https://orcid.org/0000-0003-3491-1438, lavrenko.sr@gmail.com
Херсонський державний аграрно-економічний університет
Анотація
У статті викладено результати дослідження щодо взаємозв’язку та можливості взаємної конвертації між нормалізованим диференційним вегетаційним індексом (NDVI) і зеленим покривом (FGCC) зернобобових культур.
Метою роботи є надання пропозицій щодо моделей взаємної конвертації між вегетаційними індексами.
Матеріали та методи. Основою дослідження стали фотографічні матеріали посівів зернобобових культур, зняті у різні фази їхнього росту та розвитку на фіксованих майданчиках через кожні 10 м дослідних полів, отримані та автоматично обраховані для встановлення рівня зеленого покриву у відсотковому відношенні в мобільному додатку Canopeo. Дослідні матеріали було отримано в 2021 році на експериментальних полях Інституту зрошуваного землеробства НААН і в 2016 році на дослідному полі СК «Радянська Земля». У подальшому геоточки та дати зйомки фотографічних матеріалів було прив’язано до величин супутникового NDVI, отриманого на платформі OneSoil AI, за кожною з досліджуваних культур (різниця в датах до 3 діб). Сформовані пари FGCC та NDVI у кожній культурі було передано на статистичний аналіз методом поліноміальної регресії. Статистичні розрахунки та графічну роботу виконували в табличному процесорі Microsoft Excel 365.
Результати. Встановлено, що існує тісний лінійний та нелінійний взаємозв’язок між показниками FGCC та NDVI досліджуваних культур. Тіснота зв’язку є високою з коефіцієнтом кореляції в межах 0,95-0,98 та коефіцієнтом детермінації 0,90-0,97. Поліноми другого ступеня (нелінійні регресійні моделі) можуть бути успішно використані для взаємної конвертації між вегетаційними індексами, величина похибки в перерахунках для більшості культур не перевищувала 10 %.
Висновки. Доведено високу спорідненість між нормалізованим диференційним вегетаційним індексом і відсотком покриття площі земельної ділянки у зернобобових культур (R2 у межах 0,90-0,97). Максимально тісний взаємозв’язок спостерігається для сої та квасолі порівняно з нутом і горохом.
Ключові слова: горох посівний, квасоля звичайна, конвертація, нут, регресійний аналіз, соя.
ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ НОРМАЛИЗОВАНЫМ ДИФФЕРИНЦИРОВАННЫМ ВЕГЕТАЦИОННЫМ ИНДЕКСОМ И ЗЕЛЕНЫМ ПОКРОВОМ У ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР
Вожегова Р. А., д-р с.-х. наук, проф., акад. НААН, izz.ua@ukr.net, orcid: 0000-0002-3895-5633
Лиховид П. В., канд. с.-х. наук, pavel.likhovid@gmail.com, orcid: 0000-0002-0314-7644
Институт орошаемого земледелия НААН
Лавренко С. О., канд. с.-х. наук, доц., lavrenko.sr@gmail.com, orcid: 0000-0003-3491-1438
Херсонский государственный аграрно-экономический университет
Аннотация
В статье изложены результаты исследования взаимосвязи и возможности взаимной конвертации между нормализованным дифференцированным вегетационным индексом (NDVI) и зеленым покровом (FGCC) зернобобовых культур.
Целью работы является предоставление предложений по моделям взаимной конвертации между вегетационными индексами.
Материалы и методы. Основой исследования стали фотографические материалы посевов зернобобовых культур, снятые в разные фазы роста и развития на фиксированных площадках через каждые 10 м опытных полей, полученные и автоматически рассчитанные для установления уровня зеленого покрова в процентном отношении в мобильном приложении Canopeo. Опытные материалы были получены в 2021 г. на экспериментальных полях Института орошаемого земледелия НААН и в 2016 г. на опытном поле СК «Радянська Земля». В дальнейшем геоточки и даты съемки фотографических материалов были привязаны к величинам спутникового NDVI, полученного на платформе OneSoil AI, по каждой из исследуемых культур (разница в датах до 3 суток). Сложившиеся пары FGCC и NDVI по каждой культуре были переданы на статистический анализ методом полиномиальной регрессии. Статистические расчеты и графическая работа выполнялись в табличном процессоре Microsoft Excel 365.
Результаты. Установлено, что существует тесная линейная и нелинейная взаимосвязь между показателями FGCC и NDVI исследуемых культур. Теснота связи высока, с коэффициентом корреляции в пределах 0,95-0,98 и коэффициентом детерминации 0,90-0,97. Полиномы второй ступени (нелинейные регрессионные модели) могут быть успешно использованы для взаимной конвертации между вегетационными индексами, величина погрешности при пересчете для большинства культур не превышала 10 %.
Выводы. Доказано высокое сродство между нормализованным дифференциальным вегетационным индексом и процентом покрытия площади земельного участка у зернобобовых культур (R2 в пределах 0,90-0,97). Максимально тесная взаимосвязь наблюдается для сои и фасоли по сравнению с нутом и горохом.
Ключевые слова: горох посевной, фасоль обыкновенная, конвертация, нут, регрессионный анализ, соя.
RELATIONSHIP BETWEEN NORMALIZED DIFFERENCE VEGETATION INDEX AND GREEN CANOPY COVER IN LEGUMINOUS CROPS
Vozhehova R. A., D-r of Agr. Scs, Prof., Acad. of NAAS, акад. НААН, izz.ua@ukr.net, orcid: 0000-0002-3895-5633
Lykhovyd P. V., Ph. D., pavel.likhovid@gmail.com, orcid: 0000-0002-0314-7644
Institute of Irrigated Agriculture of NAAS
Lavrenko S. O., Ph. D., Assistant Prof., lavrenko.sr@gmail.com, orcid: 0000-0003-3491-1438
Kherson State Agrarian and Economic University
Abstract
The article presents the results of a study on the relationship and the possibility of mutual conversion between the normalized differentiated vegetation index (NDVI) and fractional green canopy cover (FGCC) in legumes.
The purpose of the work is to provide proposals for models of mutual conversion between the vegetation indices.
Materials and methods. The basis of the study was formed by the photographic materials of the leguminous crops, taken at different phases of growth and development on the fixed sites every 10 m of the experimental fields, obtained and automatically calculated to establish the percentage of green canopy cover in Canopeo mobile application. Experimental materials were obtained in 2021 in the experimental fields of the Institute of Irrigated Agriculture of NAAS and in 2016 in the experimental field of the AC "Radyanska Zemlya". Subsequently, the geotags and dates of shooting photographic materials were tied to the satellite NDVI values obtained through the OneSoil AI platform for each of the studied crops (the difference in dates is up to 3 days). The established pairs of FGCC and NDVI for each crop were submitted for statistical analysis by polynomial regression. Statistical calculations and graphical work were performed in Microsoft Excel 365 spreadsheets.
Results. It has been established that there is a close linear and nonlinear relationship between the FGCC and NDVI indices of the studied crops. The strength of the relationship is high, with a correlation coefficient in the range of 0.95-0.98 and a determination coefficient of 0.90-0.97. Polynomials of the second stage (nonlinear regression models) can be successfully used for mutual conversion between vegetation indices; the error in recalculation for most crops did not exceed 10 %.
Conclusions. A high affinity between the normalized differential vegetation index and the percentage of green canopy cover in the leguminous crops (R2 within 0.90-0.97) has been proven. The closest relationship is observed for soybeans and beans compared to chickpeas and peas.
Key words: peas, common beans, conversion, chickpeas, regression analysis, soybean.