Báo cáo viễn thám gis đề tài khoa học thực vật

Báo cáo viễn thám gis đề tài khoa học thực vật

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

-  -

BÁO CÁO VIỄN THÁM & GIS

ĐỀ TÀI: KHOA HỌC THỰC VẬT

Giáo viên hướng dẫn : ThS Phương Xuân Quang

Sinh viên : Phạm Văn Tùng 20093802 ĐTVT 09 K54

Nguyễn Quốc Kỳ 20093808 ĐTVT 09 K54 Kiều Văn Lưu 20093809 ĐTVT 03 K54 Phan Thành Văn 20093806 ĐTVT 09 K54

Hà Nội, 10/2013

I.Giới Thiệu Chung

Thảm thực vật của Trái đất thường là lớp đầu tiên chúng ta thấy được khi thực hiện viễn thám Vì vậy, nhiều diện tích đất của trái đất, hình ảnh viễn thám chủ yếu là các thành phần của thảm thực vật trên bề mặt Do đó, sử dụng khoa học viễn thám để khám phá thực vật của Trái đất hình thành chìa khóa để hiểu biết về khác phân phối chức, chẳng hạn như mô hình địa chất và thổ nhưỡng mà không phải trực tiếp nhìn thấy nhưng mà là liên hoàn gián tiếp thông qua sự thay đổi trong các nhân vật và phân phối thảm thực vật

Chúng tôi thấy thú vị trong thảm thực vật của chính trái đất viễn thám có thể hữu ích cho theo cây trồng cụ thể, để phát hiện các bệnh thực vật và phá hoại của côn trùng,

và đóng góp cho dự báo sản lượng cây trồng chính xác

Ngoài ra, cảm biến từ xa được sử dụng để thiết lập bản đồ rừng, bao gồm thông tin về sản lượng, phá hoại của côn trùng

Hơn nữa, viễn thám cung cấp phương tiện duy nhất thực tế của bản đồ ,thay đổi trong vùng sinh thái, mặc dù không trực tiếp sử dụng cho sản xuất, có ý nghĩa lâu dài tuyệt vời cho nhân loại Tuy nhiên, những khu vực có tầm quan trọng quan trọng đối với nhân loại vì vai trò của họ trong việc duy trì khí hậu của trái đất ( Rouse và các cộng

sự, 1979) và là một nguồn gen đa dạng con người nhanh chóng phá hủy diện tích lớn rừng nhiệt đới : chỉ có phương tiện viễn thám mới có thể hiểu được bản chất và vị trí của những thay đổi này Tương tự các vấn đề tồn tại liên quan đến các vùng sinh thái khác , viễn thám cung cấp một phương tiện để quan sát những vùng này ở quy mô toàn cầu và để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa nhiều yếu tố ảnh hưởng đến các mô hình như vậy

II Phân loại thực vật và Bản đồ

Phân loại thực vật có thể tiến hành theo một số phương pháp cơ bản nhất là chỉ đơn giản là để tách thảm thực vật từ các vùng không có thực vật hoặc rừng từ

vùng đất không có thực vật Phân biệt như thế, mặc dù bề ngoài có vẻ rất đơn

giản,nhưng có thể có ý nghĩa rất lớn trong một số hoàn cảnh, đặc biệt là khi dữ liệu được tổng hợp trên diện rộng hoặc được quan sát trong khoảng thời gian dài Do đó

chính phủ quốc gia hoặc tiểu bang, ví dụ, có thể có quan tâm đến biết bao nhiêu lãnh thổ của họ được bao phủ bởi rừng hoặc có thể muốn thực hiện thay đổi đất rừng từ

một khoảng thời gian tới lương lai

Thực vật trong môi trường không xảy ra theo tỷ lệ bằng nhau Một số loài có xu

hướng thống trị, những loài thường được sử dụng để đặt tên cho cả vùng(ví dụ, rừng Hickory), mặc dù những loài khác có thể có mặt Loài ưu thế cũng có thể chiếm ưu

thế về thể chất, hình thành các thảm thực vật lớn nhất trong một chuỗi các lớp, hoặc

các tầng lớp thực vật, có mặt trong hầu như tất cả Xu hướng của thảm thực vật sẽ

được tổ chức theo chiều dọc, với một số loài hình thành một tán trên, những loài khác một trung tầng, với cây bụi, rêu, địa y, và như vậy hình thành các lớp khác gần với

mặt đất Thậm chí bề ngoài có vẻ đơn giản cộng đồng

Hinh1: Mô hình chiều dọc của thảm thực vật

Để phân loại thực vật , thường dựa trên các -bộ phận của các cơ quan sinh sản,

sử dụng hệ thống được thành lập bởi Carolus Linnaeus (1707 - 1778) Linnaeus, một nhà thực vật học Thụy Điển, tạo ra cơ sở cho hệ thống nhị thức của các thảm thực vật bằng tên La tinh hoặc Latinh hóa mà chỉ định một danh mục phân cấp, của mà loài

genusand (Bảng 17.1) thường xuyên nhất được sử dụng Hệ thống của Linnaeus cung

cấp một tên đặc biệt mà đặt mỗi thảm thực vật trong mối quan hệ với những loài khác Phân loại thực vật cho thấy các nhân tố di truyền và nguồn gốc tiến hóa của cây cảnh

Hình 2:Bảng thể hiện các lớp và phân cấp

Hình 3: Bảng thể hiện các lớp và phân cấp

Cách tiếp cận khác để phân loại thực vật như quan sát thành phần môi trường, bao gồm cả thực vật, đất, khí hậu, và địa hình Cách tiếp cận này phân loại các khu vực như vùng sinh thái, thường là trong một hệ thống phân cấp so sánh với những gì thể hiện trong Bảng 17.3 Bailey (1998b, p 145 các đơn vị như vùng sinh thái: "hệ sinh thái lớn, kết quả từ mô hình dự đoán được quy mô lớn chiếu xạ năng lượng mặt trời và

độ ẩm, do đó ảnh hưởng đến các loại hệ sinh thái địa phương và động vật và thực vật

ở đó” Ở quy mô rất rộng, sinh thái phân lớp dựa trên khí hậu dài hạn và các loại thực

vật quy mô rộng, theo truyền thống bắt nguồn từ thông tin dữ liệu viễn thám Tuy nhiên, sau phần này chương trình có thể sử dụng dữ liệu viễn thám để lấy được những phân lớp với độ chính xác nhiều hơn và chính xác hơn so với phiên bản trước đó

Hình 4: phân loại hệ sinh thái của Bailey

2.1.Các phương pháp sinh tồn của Thảm thực vật

Một cách tiếp cận tương phản áp dụng viễn thám đa phổ để ước tính cơ bản của thảm thực vật của Trái đất Đó là, thay vì ghi nhãn một khu vực để một loại hay một nhóm đặc biệt như giải thích ở trên, phương pháp này cố gắng đưa ra cụ thể các biện pháp của các chức năng sinh tồn của khu vực đó Theo ba biện pháp sinh tồn chung :

 Độ phân giả Thảm thực vật được định nghĩa là tỷ lệ phần trăm của thảm thực vật chiếm một điểm ảnh như xem trong chiếu thẳng đứng Đó là một chỉ số định lượng toàn diện trong rừng quản lí và thực vật điều kiện che cộng đồng ,

và đó cũng là một thông số quan trọng trong nhiều mô hình sinh thái viễn thám

 Chỉ số lá khu vực(LAI) là tỷ lệ giữa tổng diện tích bề mặt lá phía trên của thảm thực vật và diện tích bề mặt của các điểm ảnh LAI là một giá trị không thứ nguyên , thường dao động từ 0 ( cho một điểm ảnh bao gồm đất trống ) và giá trị cao như 6 (đối với một khu rừng rậm ) Nhìn thấy tấm 19 cho một ứng dụng

mà áp dụng hình ảnh viễn thám ước tính LAI cho lục địa Hoa Kỳ

 Mạng sản xuất cơ sở ( NPP ) là thước đo năng suất vốn có của một vùng hoặc sinh thái hệ thống chủ yếu là sản xuất của Trái đất các chất hữu cơ , chủ yếu

thông qua quá trình quang hợp ở thực vật Các sinh vật chịu trách nhiệm chính

sản xuất oxi , tạo thành cơ sở của chuỗi thức ăn

Nói chung, việc sử dụng cảm biến được quan tâm như một công cụ để đo nơi đến nơi

và thay đổi theo mùa trong thảm thực vật

2.2.Các loại hình ảnh trên không cho nghiên cứu thực vật

Hình ảnh trên không cho phép các nhà phân tích để tiến hành phân định nhanh chóng và chính xác đơn vị thực vật , cung cấp ít nhất là xác định sơ bộ về bản chất của chúng và cạnh vị trí Một giải thích chính xác giả định rằng các chuyên gia phân tích

có kinh nghiệm thực tế và kiến thức về khu vực được kiểm tra và sẽ có thể đánh giá

Sự lựa chọn tối ưu của quy mô hình ảnh , nếu các nhà phân tích đã kiểm soát các biến như vậy, phụ thuộc vào bản chất của bản đồ và sự phức tạp của mô hình thảm thực vật Nghiên cứu chi tiết có được thực hiện lấy ảnh ở quy mô lớn như 1:5,000 , nhưng quy

mô từ 1:15,000 để 1:24,000 có lẽ là điển hình cho các nghiên cứu thực vật có mục đích chung Tất nhiên, nếu hình ảnh ở các quy mô khác nhau , ngày tháng hoặc mùa

có sẵn, sử dụng để nghiên cứu sự thay đổi Hình ảnh quy mô nhỏ có thể được sử dụng làm cơ sở để phân định mức độ của khu vực

2.3 Cấu trúc của lá

Nhiều ứng dụng viễn thám để các loại thực vật phụ thuộc vào kiến thức của thuộc tính quang phổ của lá và cây cảnh Các tính chất này được nhận biết bằng cách kiểm tra cấu trúc lá ở mức độ rất sâu của các chi tiết Mặt cắt ngang của một lá điển hình cho thấy các yếu tố cần thiết của nó (Hình 17.2) các lớp trên cùng, lớp biểu bì trên, bao gồm các tế bào chuyên biệt phù hợp với chặt chẽ với nhau mà không hở hoặc những khoảng trống giữa các tế bào Lớp biểu bì trên này được bao phủ bởi lớp biểu bì, một lớp sáp mờ nhằm ngăn ngừa mất độ ẩm từ bên trong lá Các dưới của lá được bảo vệ bởi lớp biểu bì dưới, tương tự như lớp biểu bì trên ngoại trừ việc nó mở được gọi là stomates (hoặc lỗ khí), trong đó cho phép di chuyển không khí vào bên trong lá Mỗi stomate được bảo vệ bởi một cặp bảo vệ cellsthat có thể mở và đóng khi cần thiết để tạo điều kiện hoặc ngăn chặn sự chuyển động của không khí vào bên trong của lá Chức năng chính của khí khổng rõ ràng là để cho phép CO2 trong khí quyển đến vào lá để quang hợp Mặc dù các tế bào bảo vệ và lớp biểu bì xuất hiện nhỏ và không

hiệu quả, trong thực tế rất hiệu quả trong việc truyền khí từ một phía của lớp biểu bì với lớp khác Vai trò của họ trong việc cho phép không khí carbon dioxide (CO2) để vào lá rõ ràng là cần thiết cho sự phát triển của nhà máy, nhưng chúng cũng đóng một vai trò trong việc duy trì sự cân bằng nhiệt của lá Các tế bào bảo vệ có thể đóng cửa

để ngăn chặn quá mức chuyển động của độ ẩm và do đó tiết kiệm sử dụng độ ẩm của thực vât Rõ ràng vị trí của các lỗ khí ở phía dưới của lá có lợi cho ánh sáng thông qua các lớp biểu bì trên và giảm thiểu mất độ ẩm khi khí khổng mở cửa

Hình 5: cấu trúc của lá

Ở phía trên của lá , ngay dưới lớp biểu bì , là tissuecon - sisting rào của các tế bào theo chiều dọc kéo dài bố trí song song , vuông góc với lớp biểu bì Tế bào rào bao gồm lục lạp, tế bào bao gồm chất diệp lục và khác ( " phụ kiện " ) sắc tố hoạt động trong quang hợp, như mô tả dưới đây Dưới đây mô rào là mô diệp nhục, xốp , trong

đó bao gồm các tế bào bất thường ngăn cách bởi khe hở giữa các kết nối Bề mặt của diệp nhục, có diện tích bề mặt rất lớn , nó là lớp cho oxy ( O2 ) và CO2 trao đổi cần thiết cho quang hợp và hô hấp

Mặc dù cấu trúc lá là không giống nhau cho tất cả các thực vật , mô tả này cung cấp một phác thảo chung các yếu tố chính chung cho hầu hết thực vật, đặc biệt là những loài có khả năng quan trọng trong nghiên cứu nông nghiệp và lâm nghiệp Trong phần hiển thị của quang phổ, chất diệp lục kiểm soát phần lớn các quang phổ phản ứng của

lá sống ( Hình 17.3 ) Chlorophyllis các sắc tố màu xanh lá cây là chủ yếu phát về màu xanh của thảm thực vật sống Chất diệp lục cho phép thực vật hấp thụ ánh sáng mặt trời , do đó làm cho quang hợp có thể diễn ra, nó nằm trong cấu trúc ống, được

gọi là lục lạp, tìm thấy trong lớp rào ánh sáng đi qua các mô trên của lá nhận được các phân tử chất diệp lục trong các lớp rào , mà dường như là chuyên cho quang hợp,

vì nó có chứa các lục lạp lớn nhất trong sự phong phú hơn so với các phần khác của nhà máy CO2, bằng cách sử dụng khả năng của lục lạp để hấp thụ ánh sáng mặt trời như một nguồn năng lượng Lạp lục bao gồm một loạt các sắc tố , một số được gọi là sắc tố phụ , có thể hấp thụ ánh sáng , sau đó vượt truyền năng lượng của mình cho chất diệp lục

Hình 6: Hấp thụ quang phổ của lá điển hình Lá hấp thụ màu xanh và đỏ bức xạ và

phản xạ hồng ngoại màu xanh lá cây

2.4 Quang phổ của lá sống

Chất diệp lục không hấp thụ tất cả ánh sáng mặt trời như nhau Các phân tử chất diệp lục ưu tiên hấp thụ ánh sáng màu xanh và đỏ để sử dụng trong quang hợp ( Hình 17.4 ) Chúng có thể hấp thụ hầu như 70-90% ánh sáng tới trong các khu vực này Ít hơn nhiều ánh sáng màu xanh lá cây được hấp thụ và nhiều hơn nữa được phản xạ , do đó người quan sát , những người có thể chỉ thấy quang phổ nhìn thấy , nhìn thấy phản chiều hầu hết của ánh sáng màu xanh lá cây là màu sắc của thảm thực vật sống (Hình 6 và 7 )

Trong quang phổ hồng ngoại gần , xạ của các lá được điều khiển có liên quan đến cấu trúc của các mô diệp nhục xốp Các lớp biểu bì và lớp biểu bì là gần như hoàn toàn trong suốt đối với bức xạ hồng ngoại , rất ít bức xạ hồng ngoại rất là phản xạ từ các phần bên ngoài của lá Bức xạ đi qua được phân tán mạnh mẽ bởi mô diệp nhục trong

lá Rất ít năng lượng hồng ngoại được hấp thụ trong đó Một số nghiên cứu cho rằng

mô rào cũng có thể quan trọng trong phản xạ hồng ngoại Do đó, cấu trúc nội bộ của

lá chịu trách nhiệm về phản xạ hồng ngoại của thực vật sống

Hình7: Tương tác của cấu trúc lá với bức xạ nhìn thấy và hồng ngoại

Hình 9: Sự khác biệt giữa các lớp cây hóa thường rõ rệt hơn ở hồng ngoại gần hơn

trong dải ánh sáng nhìn thấy

Hình 10: sự phản xạ khác nhau giữa nước dày-nesses của 0,018 cm và0,014cm

ra một phản xạ tổng thể được tạo ra bởi sự kết hợp của phản xạ lá và bóng tối

Bóng có xu hướng giảm tán phản xạ thấp hơn giá trị thông thường quan sát trong phòng thí nghiệm Knipling (1970) cho rằng tỷ lệ phần trăm sau báo cáo trong một số nghiên cứu công bố trước đây:

Hình 12: mặt cắt ngang tác động của năng lượng tương tác với một tán cây

2.6 Dải hồng ngoại

Collins (1978) báo cáo kết quả nghiên cứu cho thấy những thay đổi trong phản ứng quang phổ các loại cây trồng như khi đang trưởng thành Nghiên cứu của ông sử dụng độ phân giải cao đa phổ máy quét dữ liệu của nhiều loại cây trồng ở các giai đoạn khác nhau của chu kỳ tăng trưởng Nghiên cứu Collins tập trung vào việc kiểm tra các khu vực xa màu đỏ của quang phổ, nơi mà chất diệp lục giảm hấp thu và phản

xạ hồng ngoại tăng ( Hình 13 ) Trong khu vực này , các quang phổ phản ứng của thực vật sống tăng mạnh khi bước sóng tăng trong khu vực từ dưới 0,7 mm chỉ còn trên 0,7 mm độ sáng tăng khoảng 10 lần (Hình13 ) Collins quan sát thấy rằng cây trưởng thành, vị trí của chất diệp lục cạnh hấp thu chuyển về phía bước sóng dài hơn , một sự thay đổi ông đề cập đến như là " sự thay đổi màu đỏ " ( Hình 13 ) Sự thay đổi màu đỏ được quan sát không chỉ trong cây trồng mà còn trong các nhà máy khác các tầm quan trọng của sự thay đổi màu đỏ khác nhau với loại cây

trồng

Hình 13:sự dịch chuyển của phổ ánh sáng đỏ

Collins quan sát sự thay đổi màu đỏ dọc theo toàn bộ chiều dài của sự hấp thụ diệp lục, mặc dù nó rõ rệt nhất là trong khoảng 0.74ϻm của vùng hồng ngoại, gần vai của cạnh hấp thụ Ông cho rằng dải sóng rất hẹp khoảng từ 0.745 ϻm đến 0.780 ϻm sẽ cho phép quan sát sự dịch chuyển đỏ theo thời gian và do đó cung cấp một phương

tiện để đánh giá sự khác biệt giữa cây trồng và sự khởi đầu của sự trưởng thành của 1 cây trồng cụ thể

Nguyên nhân của sự thay đổi màu đỏ xuất hiện rất phức tạp và chưa giải thích được chi tiết Chlorophyll A sẽ làm gia tăng sự phong phí trong khi cây sinh trưởng, nồng độ gia tăng làm thay đổi hình thức phân tử bằng các có thêm dải hấp thụ của chất diệp lục trong 1 khu vực hấp thụ, từ đó tạo ra sự thay đổi màu đỏ ( trong chương 18 chúng ra sẽ thấy rằng một số yếu tố có thể làm thay đổi hiệu ứng quang phổ của chất diệp lục, làm thay đổi các rìa của dải hấp thụ về phía bước sóng ngắn hơn, điều này là

“ sự thay đổi màu xanh” được quan sát thấy trong các nghiên cứu sinh học)

III Lâm Nghiệp

Nhận diện từng cây có thể được thực hiện bằng cách kiểm tra chặt chẽ độ che phủ tán cây,kích thước và hình dạng của các cây ( hình 17.10) ở các cạnh của khu vực

có rừng, bóng cây có thể hình thành nên đặc điểm nhận dạng của cây Ở quy mô nhỏ hơn, các nhà máy không nhận ra và các chuyên gia phải kiểm tra mẫu được hình thành bởi nhiều bản mẫu khác nhau, trong đó mỗi cá thể có kết cấu và đặc điểm riêng Đặc điểm nhận dạng có thể tương đối đơn giản nếu hình dạng và tỉ lệ phù hợp, điều này chỉ xảy ra khi có 1 vài loài Nếu nhiều loài có mặt và chúng có tỉ lệ khác nhau thì việc nhận dạng cụ thể có thể không thể thực hiện được và việc sử dụng như vậy thường được chỉ định rộng rãi như rừng rụng lá hỗn hợp

Ở các quy mô nhỏ hơn, những chuyên gia sẽ phân biệt các loại bằng sự khác nhau về hình ảnh, bố cục, khía cạnh và các mảng tối khác nhau Các bản nhận dạng các loại rừng có thể được coi là nỗ lực của các chuyên gia trong việc thực hiện chiến lược phân lớp bối cảnh của 1 khu vực địa lý cụ thể

Hình 280 đặc điểm nhận dạng các loại cây tùy theo hình dạng và kích thước tán cây Kích thước và hình dạng của tán cây các loại cây riêng biệt hình thàng các vùng che

phủ khác nhau cũng như cấu trúc và mật độ nhánh cây

Các lớp vỏ có thể không phù hợp chính xác với 1 hệ thống cắt lớp, nhưng chúng hình thành 1 tập hình ảnh tổng quan gần như tốt nhất của các chuyên gia Lớp

vỏ có thể được coi như là các lớp thảm thực vật khá rộng, có thể dựa trên các loài chiếm ưu thế hiện nay, tuổi tác của chúng và độ che phủ của chúng Do đó lớp rừng che phủ có thể bao gồm dương xỉ/ hỗn hợp lá kim và Douglas fir, cho thấy các loài chiếm ưu thế ko loại trừ nơi cư trú của các loài khác Lớp con hoặc lớp mô tả thứ cấp

có thể chỉ ra kích thước của cây, độ che phủ của tán

Các lớp như vậy có thể được chuẩn bị tư liệu và giải thích bằng các hình ảnh chụp trên không nếu người phân tích đã có đầy đủ kinh nghiệm và kiến thức của các khu vực khác nhau để so sánh Mỗi khu vực chỉ có 1 số lượng nhất định các loại cây che phủ, vì vậy các chuyên gia có thể tổng hợp được các đặc điểm để phân tách lớp theo địa hình khác nhau Hình dạng, kết cấu, độ che phủ và các tính năng chụp ảnh khác cho phép tách được các lớp chính Các lớp rộng hơn có thể chia ra sử dụng hình ảnh quy mô nhỏ, nhưng các nhà phân biệt yêu cầu chất lượng cao, quy mô lớn Ví dụ các lớp được đưa ra trong bảng 17.4a có thể thích hợp cho thông tin giải thích từ các bức ảnh trên không ở tỉ lệ 1: 60 000, trong khi các lớp trong bảng 17.4b có thể được

hiểu từ các hình ảnh quy mô lớn hơn nhiều, có lẽ tầm 1: 15840 đến 1: 24000 ở quy

mô lớn hơn, phạm vi lập thể là rất quan trọng để xác định và phân biệt giữa các lớp

3.1 Đo quan trắc rừng

Những người làm lâm nghiệp mong muốn nhận được các vị trí đặc biệt, diện tích rừng với các loài thống nhất về thành phần, tuổi tác và mật độ có thể được coi là đơn vị đồng nhất Stand là đơn vị cơ bản của quản lý rừng, các nhà quản lý rừng muốn theo dõi thời gian tăng trưởng của chúng để phát hiện các ảnh hưởng của bệnh, côn trùng và lũ lụt hoặc hạn hán Ngay cả khi stand có được trồng từ cây giống lâm học thương mại, bằng việc chụp ảnh trên không, bản đồ có nhiều thông tin môi trường, cung cấp chính xác thông tin liên quan đến tình trạng của các stand rừng nếu quy mô lớn, hình ảnh chất lượng cao có sẵn có thể áp dụng các nguyên tắc quang trắc để đo lường các yêu tố trong lâm nghiệp Chiều cao cây có thể được đo bằng độ dài của bóng chiếu lên các tầng mặt đất, mặc dù có rất nhiều vấn đề thực tế làm cho phương pháp này bất tiện cho việc sử dụng thường xuyên ( tầng đất, vùng đất mở không phải

là thường dễ dàng để xác định, nó là cần thiết để xác định độ cao mặt trời cho các vĩ

độ, ngày trong năm và thời gian trong ngày, và bóng che phủ là quá ngắn cho phép đo đáng tin cậy)

cụ, nhưng chụp ảnh trên không là 1 công cụ có giá trị trong việc này Nó đánh giá tỉ lệ phần trăm của 1 stand rừng được bao phủ bởi các loài nổi trội độ che phủ được báo cáo là tỷ lệ phần trăm ( ví dụ là 60%) hoặc dưới dạng số thập phân như 0,6 hay 0,7 Với kinh nghiệm, độ che phủ có thể được ước tính 1 cách chính xác bằng mắt sử dụng âm thanh nổi đặc biệt hữu ích khi độ che phủ phía dưới ko nhìn thấy được chất

lượng của các hình ảnh có thể rất quan trọng, bao gồm quy mô, bóng và sương mù Vì vậy, nhiều yếu tố có thể liên quan đến rừng như địa hình không đều, tính chất của khoảng cách giữa các cây và nguồn gốc thực vật khác, một số ví dụ minh họa độ đa dạng của độ che phủ

3.3 Ước tính khối lượng gỗ

Điều mà những nhà làm rừng thường xuyên quan tâm trong dự toán khối lượng

gỗ cho 1 stand rừng cụ thể đó là theo dõi sự phát triển của nó theo thời gian, đánh giá hoạt động quản lý và xác định khối lượng khai thác gỗ thu được khi thu hoạch Đo lường khối lượng gỗ bao gồm ước tính của những người quản lý rừng về 1 mẫu cây cụ thể trong 1 stand rừng trong 1 khu vực, các kiểm lâm đo đường kính của cây ở ngang ngực và chiều cao của phần thẳng thân cây, đó là 2 thành phần cơ bản của dự toán khối lượng phép đo được thực hiện cho mỗi cây được tóm tắt để cung cấp cho các ước tính khối lượng của toàn bộ stand rừng có 1 số phương pháp để ước tính khối lượng có nguồn gốc từ các phép đo từ các hình ảnh được chụp trên không, có thể có mối quan hệ phổ biến áp dụng giữa đo ảnh và khối lượng gỗ, như thành phần loài, kích thước, tuổi tác, đất đai, thời tiết thay đổi rất lớn từ nơi này đến nơi khác, Thông thường các chuyên gia phải áp dụng một bảng khối lượng, một bản tóm tắt của mối quan hệ giữa khối lượng gỗ và hình ảnh có nguồn gốc từ đo như đường kính tán cây

và chiều cao cây ( bảng 15) các chuyên gia có thể thực hiện đo đạc trực tiếp từ các bức ảnh, sau đó sử dụng bảng khối lượng để xác định cho mỗi cây hoặc cho toàn bộ khu vực bảng phân vùng mới phải được thay đổi thiết lập theo từng môi trường từ nơi này đến nơi khác Có rất nhiều bản về việc ước tính khối lượng này đã được phát triển, nhưng hầu hết dựa vào cùng lọai ước tính từ các bức ảnh

Bảng 15: sự thay đổi trong việc ước tính khối lượng

IV Nông nghiệp

Hình ảnh trên không cung cấp 1 công cụ mạnh mẽ để tìm hiểu động thái của hệ thống nông nghiệp, đặc biệt là nếu nó được sử dụng với kiến thức về bối cảnh nông nghiệp tưng khu vực

nông nghiệp của mối quan hệ riêng biệt với khu vực của họ như 1 ví dụ, lịch thời vụ cho mùa chính của miền tây Kansas có thể phác thảo tổng quan như trong bảng 17.6

nhà phân tích kiểm tra hình ảnh của cảnh quan nông nghiệp phải áp dụng kiến thức của lịch nông nghiệp của khu vực để hiểu được ý nghĩa của mô hình mà họ nhìn thấy trên hình ảnh Tại bất cứ thời điểm nào, cảnh quan cho thấy 1 loạt các loại cây trồng, mỗi giai đoạn phát triển khác nhau, do ngày trồng đa dạng, theo lịch nông nghiệp của địa phương Các hình ảnh thường xuyên được cung cấp bởi vệ tinh quan sát trái đất có nghĩa là các khu vực nông nghiệp có thể được quan sát theo thời gian và kiến thức về lịch cây trồng có thể được áp dụng theo cách mà không phải lúc nào cũng chỉ có hình ảnh 1 ngày duy nhất ví dụ, vụ lúa mì mùa đông là đặc trưng của tháng 9 và tháng 10, sau đó một hỗn hợp của đất và thảm thực vật mới xuất hiện và khoảng giữa đến cuối mùa thu Trong mùa xuân và đầu mùa hè cây che phủ tăng lên, hoàn toàn che phủ đất

và cuối tháng hoặc đầu tháng 6 Sau đó, khi cây trồng trưởng thành những nhà nghiên cứu ghi lại các phương pháp thu hoạch vào cuối tháng 6 hoặc đầu tháng 7 Ngược lại các cây trồng ( bảng 17.7) không được trồng cho đến khi mùa xuân, không đạt được bao phủ hoàn toàn cho đến tháng 6 và không phải cây sinh trưởng mạnh cho đến tháng

8 Vì vậy, mỗi cây trồng sẽ có sự phát triển đặc trưng theo thời gian, mà cho phép theo dõi sự phát triển của cây trồng kiến thức về lịch mùa vụ của địa phương cho phép lựa chọn 2 cây có sự tương phản lớn nhất trong 1 thời điểm trong trường hợp giữa ngô và lúa mì, ví dụ chọn 1 ngày vào cuối mùa xuân, khắp cánh đồng hoàn toàn là lúa mì, trong khi đó các cánh đồng ngô chỉ mới phát triển

Ứng dụng

- không thể phân biệt giữa các loại cây trồng trong từng lớp cụ thể, do đó viễn thám hình ảnh hiếm khi có thông tin về nguồn gốc danh tính cụ thể của cây trong một khu vực Tuy nhiên, một số khác biệt lớn có thể thực hiện bằng cách

sử dụng hình ảnh trên không, cung cấp quy mô đủ lớn và cây trồng được tiếp cận khi trưởng thành

- Phương pháp tiếp cận khi cây trưởng thành, loại ngũ cốc thô được nhận biết bởi kết cấu thô của chúng như thân cây lớn hơn, thô hơn, cấu trúc phức tạp, tăng bóng mát Hạt nhỏ khi trưởng thành nó nhẵn, phẳng, và có xu hướng ngụy trang trong những những địa hình bất thường

- Mặc dù hình ảnh viễn thám có thể cung cấp thông tin có giá trị về nông nghiệp cảnh quan văn hóa, nó không được sử dụng như là phương tiện việc xác định cây trồng cụ thể Vì vậy, ngoài việc cung cấp các hình ảnh trên không một cách phác thảo rộng rãi của các loại cây trồng trong một khu vực, nó còn là để đánh giá diện tích đất trồng cây hoặc diện tích đất hoang, sự tiến bộ qua mỗi vụ như chúng trưởng thành qua mùa sinh trưởng, phát hiện bệnh và phá hoại của côn trùng, ảnh hưởng của hạn hán, và các dữ liệu khác liên quan đến tình trạng cây trồng

4.3.Giai đoạn tăng trưởng

- Như cây trồng xuất hiện sau khi trồng và nảy mầm, chúng thể hiện sự phát triển

lá trên mặt đất Ban đầu, sự tăng trưởng này thường là hầu như không thể phát hiện chụp ảnh trên không (trên CIR nhiếp ảnh, có thể bằng một màu hồng nhạt) Ở giai đoạn này, nhìn từ trên cao, chủ yếu là đất trống Như cây trưởng thành, lá của nó bắt đầu tạo bóng trên mặt đất Tùy thuộc vào mùa vụ cụ thể và phương pháp trồng trọt Giả định rằng các cây trồng trưởng thành mà không có hạn hán, bệnh hoặc côn trùng tấn công, mặt đất sẽ được bao phủ hoàn toàn như các cây trồng trưởng thành

- Cây trưởng thành đạt được một màu sáng hơn và thường là một màu xám, hoặc màu xanh lục, đóng vai phản xạ giảm NIR Sau khi thu hoạch, rơm rạ và rác thực vật còn lại trên đất

- Ảnh trên không quan trọng trong việc quan sát ảnh hưởng của bệnh, ảnh hưởng của thời tiết, và sự phá hoại của côn trùng Bão gây thiệt hại rất nghiêm trọng như cây lúa mì nếu mưa to, mưa đá làm cho thân cây lúc mì bị gãy, dập nát Ngay cả khi cây vẫn còn tăng trưởng sẽ ảnh hưởng tới vụ thu hoạch đó

- Chụp ảnh trên không và giải thích hình ảnh là những công cụ đặc biệt quan trọng để đánh giá tình trạng cây trồng Mặc dù nông dân và các nhà phân tích nông nghiệp thường biết trồng các loại cây nào trong một khu vực cụ thể, đó cũng là khó khăn hơn để biết tình trạng của các loại cây trồng tại một thời gian nhất định vì những khó khăn của việc quan sát sự thay đổi trong các khu vực lớn

4.4 Chỉ số thực vật

- Chỉ số thực vật (VI), dựa trên các giá trị độ sáng kỹ thuật số, đo lượng sinh khối

hoặc sức sống thực vật VI được hình thành từ sự kết hợp của một vài giá trị quang phổ được cộng, chia, hoặc nhân nhằm mang lại giá trị duy nhất cho biết số lượng hoặc sức sống của thực vật trong một điểm ảnh Giá trị cao của VI xác định điểm ảnh bao phủ bởi tỷ lệ đáng kể của thảm thực vật khỏe mạnh Dạng đơn giản nhất của VI là tỷ

lệ giữa hai giá trị kỹ thuật số từ các phổ riêng biệt

- Tỷ lệ băng tần là thương số giữa các phép đo phản xạ trong các phần riêng biệt của quang phổ Tỷ lệ này có hiệu quả trong việc tăng cường hoặc lấy các thông tin tiềm ẩn khi có một mối quan hệ nghịch đảo giữa hai phản ứng quang phổ đến hiện tượng sinh lý tương tự

- Đối với thực vật sống, tỷ lệ có thể đặc biệt hiệu quả vì các mối quan hệ nghịch đảo giữa độ sáng thảm thực vật trong khu vực màu đỏ và hồng ngoại Đó là, hấp thụ ánh sáng màu đỏ (R) bởi chất diệp lục và phản ánh mạnh mẽ của tia hồng ngoại (IR) bức

xạ của tế bào diệp lục, đảm bảo rằng các giá trị hồng ngoại màu đỏ và gần sẽ được khá khác nhau và các tỷ lệ của các nhà máy tích cực phát triển IR / R sẽ cao

- Tỷ lệ IR / R chỉ là một trong nhiều biện pháp sức sống thực vật và phong phú Tỷ lệ

xanh / đỏ (G / R) được dựa trên các khái niệm được sử dụng cho tỷ lệ IR / R, mặc dù

nó được coi là kém hiệu quả Mặc dù tỷ lệ có thể được áp dụng với các giá trị kỹ thuật

số từ bất kỳ hệ thống cảm biến từ xa

- Chỉ số NDVI:

4.5 Ứng dụng của chỉ số thực vật

- Thiết lập các giá trị của VI có liên quan chặt chẽ đến đặc điểm của sinh học của

thực vật ví dụ kiểm tra lô thử nghiệm trong suốt một mùa sinh trưởng, sau đó so sánh giá trị của VI, đo suốt mùa phát triển, với các mẫu thực vật thực hiện tại cùng một thời điểm Mục tiêu của nghiên cứu này là cuối cùng để thiết lập sử dụng VI như một phương tiện để giám sát từ xa của sự tăng trưởng và năng suất của cây trồng cụ thể hoặc biến động theo mùa và hàng năm về năng suất

- Một loại thứ hai của các ứng dụng sử dụng VI như một bản đồ thiết bị, các ứng dụng như sử dụng VI để hỗ trợ phân loại hình ảnh, để phân biệt thảm thực vật, để phân biệt giữa các loại khác nhau và mật độ của các thảm thực vật

- Giá trị của tỷ lệ và VI có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bên ngoài để, trong đó

có góc nhìn, nền đất, và sự khác biệt trong hàng và khoảng cách giữa các cây

Hình 16: ảnh hưởng của chất bẩn tới tỉ lệ IR/R

V Thực vật học

Thực vật học là khoa học nghiên cứu mối quan hệ giữa tăng trưởng của thực vật và môi trường; thông thường, thực vật học đề cập chủ yếu tới những sự thay đổi theo mùa trong tăng trưởng và suy giảm của thực vật Nhiều thay đổi về quá trình sinh trưởng có thể được điều chỉnh nhờ phương pháp viễn thám, do cây trồng thay đổi trong hình thức và cấu trúc trong suốt chu kì phát triển của chúng Đặc biệt quan trọng

là các thay đổi về quang phổ và sinh lý xảy ra trong quá trình trưởng của cây Theo mùa, cây trồng trải qua các thay đổi về mặt hóa học, vật lý và sinh học, gọi là sự lão

hóa, dẫn đến việc giảm dần lá, thân, quả và hoa Ở các vùng ôn đới, các cây một năm

có đặc trưng mất hầu hết hay tất cả lá, rễ và hạt mỗi năm Các cây thân gỗ lưu niên có đặc trưng giữ lại một phần hoặc tất cả rễ, lá, thân gỗ và các nhánh nhưng lại rụng lá Các cây dây leo, bao gồm cả các cây nhiệt đới, có chu kì vật hậu phức tạp hơn; lá cây

có thể sẽ lão hóa riêng biệt (VD: cây không rụng lá đồng thời) và các cây riêng lẻ hay cành nhánh có thể rụng lá theo những chu kì khá khác biệt so với các cây khác trong cùng một khu rừng (Koriba, 1958)

Khi bắt đầu lão hóa, sự lão hóa của các vách tế bào trong tế bào mesophyll gây

ra một sự suy giảm đặc trung trong việc phản chiếu tia hồng ngoại; và kéo theo một sự tăng lên trong độ sáng khả khiến – kêt quả của việc suy giảm trong số lượng và độ hiệu quả của chlorophyll với vai trò một chấp hấp thu các tia bức xạ khả kiến Thay đổi trong lượng chlorophyll sản sinh gây ra sự dịch chuyển đỏ như đã nhắc tới phía trê Những thay đổi này có thể được quan sát quang phổ, do vậy hình ảnh viễn thám

có thể trở thành một phương pháp hiệu quả để điều chỉnh những theo đổi theo mùa của cây trồng

Quá trình sinh trưởng của cây cụ thể xác định mô hình theo mùa tăng trưởng, ra hoa, tạo quả, già cỗi, và chết Hình ảnh viễn thám có thể mở rộng phạm vi nghiên cứu bao gồm tổng quan của các cộng đồng thực vật hoặc thậm chí toàn bộ quần xã sinh vật (Quần xã sinh vật là vùng thảm thực vật quy mô rộng tương ứng gần với các vùng khí hậu lớn của trái đất) Dethier và các cộng sự năm1973 đã sử dụng sử dụng một số hình ảnh và dữ liệu để quan sát sự lây lan địa lý của sự tăng trưởng mới trong mùa xuân, vì nó tiến triển từ phía nam tới phía bắc ở Bắc Mỹ Hiện tượng này được gọi là sóng xanh

Hình 1.1, đã được thảo luận ở đầu chương 1, cho thấy sự khác biệtđặc tính sinh trưởng địa phương trong sự lây lan của sóng xanh vào đầu mùa xuân Hình ảnh cho thấy một dải bức xạ MSS Landsat 4 (hồng ngoại gần), nó khá nhạy trong sự thay đổi mật độ, chủng loại, và sức sống của thực vật Khu vực đại diện bởi hình 1.1, và thể hiện một lần nữa trong hình thức khác trong hình 17, có địa hình không đồng đều bao phủ bởi rừng cây và đồi trọc, bao gồm cả một vùng rộng lớn của đất canh tác và đồng cỏ

Khi hình ảnh này đã được chụp lại vào giữa tháng tư, thảm thực vật trong đồi chỉ mới bắt đầu xuất hiện Cỏ và cây bụi trong các khu vực này có lá màu xanh, nhưng lá trên cây bụi lớn hơn và cây chưa xuất hiện Vì vậy, phần màu trắng mô tả các khu vực bao phủ chủ yếu bởi các loại cỏ và cây bụi ở độ cao thấp hơn Trong vòng một tuần hoặc lâu hơn sau khi hình ảnh này đã được chụp lại, lá trên cây đã bắt đầu xuất hiện, đầu tiên ở độ cao thấp hơn, rồi sau đó ở độ cao cao hơn Nếu có thể quan sát khu vực này trên cơ sở hàng ngày, trong điều kiện điện trời không mây, chúng ta có thể theo dõi sự chuyển động của sóng xanh đi lên từ thấp đến cao độ cao hơn và từ Nam ra Bắc, khi mùa xuân bắt đầu đến trên toàn khu vực Trong thực tế, tất nhiên, chúng ta chỉ thỉnh thoảng mới thấy được sự chuyển động của sóng xanh, do các đường truyền không thường xuyên của vệ tinh và sự che phủ của các đám mây Trong một bối cảnh nông nghiệp,đặc tính sinh trưởng thể hiện qua lịch thời vụ địa phương, thay đổi từ vùng này đến vùng khác để đáp ứng với sự tương tác giữa các nhân tố di truyền của cây trồng, khí hậu địa phương, công nghệ nông nghiệp địa phương, và thực tiễn địa phương

Hình 17 Hình ảnh Landsat MSS 4 miền tây nam Virginia Ảnh từ trung tâm dữ liệu EROS

5.1 Máy đo bức xạ độ phân giải cao

VIs và kiến thức về thực vật khí hậu học cũng có thể được áp dụng trong một bối cảnh khác nhau, sử dụng dữ liệu được chụp lại bởi một vệ tinh khí tượng đã được giới thiệu trong chương 6 Máy đo bức xạ độ phân giải cao( AVHRR ) là một máy quét đa phổ được trang bị trên một loạt các vệ tinh khí tượng NOAA quỹ đạo đồng bộ Họ có thể có được hình ảnh trên một chiều rộng khu vực rộng khoảng 2.800 km Mặc dù AVHRR được thiết kế chủ yếu cho các nghiên cứu khí tượng , nó đã được sử dụng thành công để giám sát các loại thực vật trên các vùng địa lý rất rộng Vùng phủ sóng rộng lớn trên toàn bộ quần xã sinh vật , hoặc vùng sinh thái , có thể được quan sát trực tiếp và theo dõi theo các cách mà trước đókhông khả thi

Vệ tinh tạo ra 14 đường truyền trong chu kì 24 giờ , thu thập dữ liệu cho mỗi khu vực rộng 2.800 km - hai lần mỗi ngày , trong khoảng thời gian 12 giờ Độ phân giải ở điểm thấp nhất là khoảng 1,1 km, nhưng một máy tính trên máy bay có thể khái quát hóa dữ liệu với độ phân giải 4 km trước khi dữ liệu đượcchuyển đến các trạm mặt đất

để cho phép phạm vi địa lý rộng lớn hơn cho một khối lượng nhất định của dữ liệu

Dữ liệu được ghi nhận tại 10 bit Nhìn chung có nghĩa là khu vực ghi nhận gần các cạnh của hình ảnh bị hiệu ứng hình học và góc cạnh nghiêm trọng Kết quả là , dữ liệu AVHRR được lựa chọn từ các khu vực gần các điểm thấp nhất cung cấp thông tin chính xác nhất Mặc dù thiết kế ban đầu cho mục đích hẹp hơn nhiều , theo báo cáo của Tucker và các đồng nghiệp năm 1985 thì phạm vi chỉ là 800 đến 900 km cho khu vực rộng 2.800 km

Chi tiết về vùng phủ sóng khác nhau với các nhiệm vụ cụ thể , nhưng nói chung

AVHRR cảm biến được thiết kế để quan sát các mục tiêu khí tượng , bao gồm các đám mây , tuyết, đá , đất , và nước Tuy nhiên, AVHRR đã được sử dụng trên một cơ

sở đặc biệt cho các nghiên cứu tài nguyên đất AVHRR có nămphổ dữ liệu ở độ phân giải không gian là 1,1 km trong đó có thể nhìn thấy phổ hồng ngoại gần và hồng ngoại nhiệt (Bảng 18)

Một phổ trong vùng ánh sáng có thể nhìn thấy , một phổ trong hồng ngoại gần , và ba phổ trong vùng hồng ngoại nhiệt Kênh 1 ban đầu được xác định là 0,55-0,90 m , nhưng sau khi sử dụng trên các mẫu thử nghiệm nó được xác định lại 0,58-0,68 m để

tăng khả năng phân biệt khu vực có tuyết và không tuyết Đối với các nhà khoa học nông nghiệp , sự thay đổi này cung cấp các lợi ích của việc đưa ra một kênh trong khu vực màu đỏ cho phép tính toán chỉ số thực vật

Bảng 18 Dữ liệu phổ cho AVHRR

Chỉ số NDVI được được xây dựng từ các dữ liệu phổ có thể nhìn thấy và hồng ngoại theo công thức:

Mặc dù các kênh phổ khác với những đề cập trước đó, ý nghĩa của tỷ lệ này là giống nhau: giá trị cao cho thấy điểm ảnh bị chi phối bởi tỷ lệ cao sinh khối màu xanh Độ phân giải là thấp hơn so với vệ tinh Landsat MSS và dữ liệu TM, nhưng vùng phủ sóng trên bề mặt là rộng hơn nhiều, và tần số lặp lại lớn hơn nhiều.Cho phép vùng phủ sóng lặp lại thường xuyên thu thập dữ liệu cho các khu vực có thể bị che khuất bởi những đám mây trong một ngày Những hình ảnh đó không hiển thị chi tiết của MSS hoặc dữ liệu TM, nhưng nóáp dụng cho một quan điểm địa lý rộng lớn mà không mô

tả bằng hình ảnh khác

5.2 Tổng hợp dữ liệu AVHRR

Dữ liệu độ phân giảiđầy đủ, khoảng 1,1 km ở điểm thấp nhất, có thể được chụp trong thời gian bất kỳ ngày nào từ một khu vực hạn chế của Trái đất, thường chỉ khi vệ tinh nằm trong đường ngắm của một trạm thu Quá trình này tạo ra vùng phủ sóng địa phương (LAC)

Vào năm 1992, Eidenshink đã mô tả các bộ dữ liệu AVHRR cho Hoa Kỳ theo

nguồndữ liệu AVHRR năm 1990, và lặp đi lặp lại trong nhiều năm khác Các vật liệu được thiết kế để ghi lại sự thay đổi quá trình sinh trưởng trong suốt một mùa sinh trưởng Một chương trình xử lý đặc biệt được thiết kế để chọn dữ liệu dựa trên dữ liệu hình học, năng lượng mặt trời, cảm biến hiệu chuẩn, và độ che phủ của mây và sau đó

để xây dựng nênvật liệu tổng hợp NDVI Quá trình này tạo ra hình ảnh tổng hợp bao gồm các dữ liệu ban đầu AVHRR, dữ liệu NDVI, dữ liệu mô tả quá trình tổng hợp, và một bản thống kê tóm tắt

Vùng phủ sóng toàn cầu (GAC) được tổng hợp bằng cách lấy dữ liệu trên vệ tinh và

xử lý, truyền tới các trạm mặt đất hàng ngày Một điểm ảnh GAC được hình thành bằng trung bình cộng bốn điểm ảnh đầu tiên liên tiếp, bỏ qua điểm ảnh thứ năm, trung bình cộng bốn điểm ảnh tiếp theo, bỏ qua điểm ảnh sau đó,và tiếp tục như thế đến cuối dòng Những dữ liệu này cung cấp độ phân giải không gian của khoảng 4 km

Chỉ số dữ liệu thực vật toàn cầu (GVI) được tạo ra từ các dữ liệu AVHRR hàng ngày bằng cách kiểm tra sự khác biệt giữa các kênh hồng ngoại và hồng ngoại gần; các giá trị cao nhất cho một khoảng thời gian 7 ngày.Sau đó được sử dụng để chọn ngày cho các tính toán giá trị NDVI mà đại diện cho một điểm ảnh cho toàn bộ thời gian 7 ngày

5.3 Một vài ví dụ AVHRR

Những hình ảnh quy mô rộng giúp chúng ta có thể quan sát vùng sinh thái và sự thay đổi theo mùa mà trước đây không thể làm được Hình 19 và 20 hiển thị hình ảnh như vậy trong hai ngày cho Bắc Mỹ Khu vực màu tối hơn, giá trị cao cho VI ( một sự đảo ngược của quy ước thông thường cho các giá trị cao như tông màu sáng )

Cảnh Tháng Mười cho thấy lục địa bao phủ bởi thảm thực vật Các tông màu nhẹ hơn cho thấy thảm thực vật thưa thớt và khô hạn như vùng Tây Nam Hoa Kỳ và các vùng thảo nguyên vùng phía bắc giáp với Bắc cực.Các hình ảnhđược cung cấp hàng tuần bởi NOAA Mặc dù nó không được sử dụng để nghiên cứu các địa điểm cụ thể , nó cung cấp một cái nhìn tổng quan điều kiện sinh thái của các khu vực với các dữ liệu chi tiết hơn

Dữ liệu AVHRR đã được lưu trữ để tạo thành một cơ sở dữ liệu toàn cầu và đã được

xử lý để cung cấp một loạt các sản phẩm mô tả những thay đổi theo mùa của thảm thực vật trên lĩnh vực kích cỡ lục địa

5.4 Bảo vệ đất canh tác

Bảo vệ đất canh tác bao gồm các hoạt động giảm thiểu canh tác, giảm sử dụng thuốc diệt cỏ, duy trì độ ẩm của đất, bảo vệ chống xói mòn, và giữ lại các chất hữu cơ trong đất Tại Hoa Kỳ, Trung tâm Thông tin Công nghệ Bảo tồn Conservation Technology Information Center(CTIC;www.ctic.purdue.edu / CTIC% 20HOME /) tiến hành kiểm

kê cấp quốc gia hàng năm về việcbảo vệ đất canh tác thông qua khảo sát thực địa và bảng câu hỏi Khả năng phân tích từ xa thông qua hình ảnh để lấy thông tin liên quan đến bảo vệ đất canh tác giúp ích rất nhiều cho các cuộc điều tra ấy.Viễn thám học đã

đề xuất một loạt các chỉ số được dùng để xác định mật độ của các cây trồng ở mặt đất

Hình 19 Hình ảnh AVHRR của Bắc Mỹ, tháng 3 năm 2001

Hình ảnh này cho thấy giá trị của NDVI tính từ dải hồng ngoại và hồng ngoại gần của AVHRR Các giá trị cao nhất của NDVI được thể hiện bởi các tông màu tối, các giá trị thấp nhất là đất trống, tuyết, băng, hoặc thảm thực vật thưa thớt.Hình ảnh này cho thấy phần lớn lục địa được bao phủ bởi thảm thực vật thưa thớt, và phía bắc là tuyết và băng Khu vực dọc theo bờ biển vùng Vịnh, thung lũng trung tâm của California, và các khu rừng nhiệt đới của Mexico, Trung Mỹ, và quần đảo Caribbean được bao phủ bởi thảm thực vật màu xanh lá cây hoặc xanh Các sa mạc phía tây và đồng cỏ giữa lục địa được thể hiện là thảm thực vật thưa thớt

Ví dụ, theo Van Deventer và cộng sự năm 1997thì chỉ số canh tác tiêu chuẩn đượcxác định theo công thức:

NDVI = (TM5 – TM7)/(TM5 + TM7)

Hình 20.AVHRR hình ảnh của Bắc Mỹ, tháng 10 năm 2001