NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), 1973'te Rouse ve arkadaşları tarafından NASA için geliştirilen, bitki örtüsünü uzaktan algılama yoluyla ölçen en köklü ve en yaygın bitkisellik indeksidir. Tarım, ormancılık, ekoloji ve peyzaj izlemede standart araçtır.

Formül ve fiziksel temel

NDVI = (NIR − Red) / (NIR + Red) — değer aralığı −1 ile +1 arasındadır.

Klorofil görünür kırmızı ışığı (~660 nm) güçlü biçimde emer; yaprağın iç süngersi mezofil dokusu yakın kızılötesini (~840 nm) yansıtır. Bu iki bant arasındaki yansıtma farkı bitki sağlığıyla orantılıdır. Sağlıklı yaprakta fark açılır ve NDVI yükselir. Bitki su stresine girdiğinde, hastalandığında veya klorofili azaldığında kırmızıyı daha az emer ve NIR'ı daha az yansıtır; NDVI iner.

Veri kaynakları

NDVI hesabı için en yaygın açık kaynak Avrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) Copernicus programı kapsamındaki Sentinel-2A (2015) ve Sentinel-2B (2017) uydularıdır. İkili 5 günlük revizit süresi, 10 m mekânsal çözünürlük ve 13 spektral bant sunar. NDVI hesabında Sentinel-2'nin B4 (Kırmızı, 665 nm) ve B8 (NIR, 842 nm) bantları kullanılır.

Diğer yaygın kaynaklar: Landsat-8/9 (30 m, 16 gün), MODIS (250 m, günlük), Planet (3 m, günlük, ticari) ve insansız hava aracı (UAV) tabanlı multispektral kameralar (1 m altı, talep üzerine). Çözünürlük, revizit sıklığı ve maliyet uygulama hedefine göre seçilir.

Değer aralıkları ve yorumlanması

  • −1 – 0 — su yüzeyi, kar, bulut.
  • 0 – 0.1 — çıplak toprak, asfalt, beton, kuru kaya.
  • 0.1 – 0.3 — seyrek otsu örtü, stresli veya kuruyan çim, anız.
  • 0.3 – 0.6 — orta yoğunluklu yeşil; park çimi, genç ekin, çalı.
  • 0.6 – 0.9 — sık, sağlıklı örtü; bakımlı çim, olgun yaprak döken ağaç.
  • 0.9 üzeri — pratikte ender; kalibrasyon hatası ya da sensör doygunluğu işareti olabilir.

Zaman serisi analizi

NDVI'nın asıl değeri, tek bir görüntüde değil zaman serisi olarak izlendiğinde ortaya çıkar. Sağlıklı çok yıllık örtü için tipik mevsim eğrisi: ilkbaharda hızlı yükseliş, yaz başında plato, yaz sonunda hafif çekilme, sonbaharda yumuşak iniş. Bu eğriden anlamlı sapma — beklenmedik düşüş, plato kaybı veya gecikmiş yeşillenme — bir stres göstergesidir. Hareketli ortalamanın (örn. üç haftalık) belirli bir eşik altına düşmesi, görsel semptomlardan önce uyarı vermek için yaygın bir yöntemdir.

Erken uyarı değeri: Saha çalışmalarında NDVI düşüşü, gözle görülür stres semptomlarından tipik olarak 7–10 gün önce başlar. Ancak NDVI düşüşü tek başına nedeni söylemez: su stresi, mantar/böcek hastalığı, gübre eksikliği veya fizyolojik bozukluk benzer sinyali verebilir. Tanı genellikle yer ölçümleriyle (toprak nemi, yaprak sıcaklığı, görsel inceleme) çapraz doğrulanarak kesinleştirilir.

Sınırlamalar ve alternatif indeksler

Bulut ve sis NDVI okumasını engeller; bulutsuz görüntü oranı bölgeye ve mevsime göre %30–70 arasında değişir. Kar örtüsü kışın sinyali bastırır. Atmosferik bozulmalar (aerosol, su buharı, sirrus) atmosferik düzeltme gerektirir.

Genç veya seyrek örtüde alttaki toprak NDVI değerini olduğundan düşük gösterir; bu durumda toprak yansımasını düzelten SAVI (Soil-Adjusted Vegetation Index) tercih edilir. Yoğun ve doygun bitki örtüsünde NDVI doygunluğa ulaşır; bu rejimde EVI (Enhanced Vegetation Index) daha duyarlı sonuç verir. Bitkinin su içeriğine odaklı analizlerde NDWI (Normalized Difference Water Index) kullanılır. Klorofil yoğunluğunu doğrudan ölçmek için red-edge tabanlı indeksler (örn. Sentinel-2'nin B5–B7 bantlarıyla CIred-edge) yaygındır.