Übersicht
Site Scan Manager bietet jetzt eine VARI (Visible Atmospherically Resistant Index) Visualisierungsebene. VARI hilft, die Vegetation im kartierten Gebiet hervorzuheben, indem nur sichtbare Spektralbänder verwendet werden, die von Standard-RGB-Kameras erfasst werden, die auf den meisten Drohnen verfügbar sind. Um eine VARI-Ebene für jede verarbeitete Mission anzuzeigen, müssen Sie die Funktion in Benutzereinstellungen > Funktionen > VARI aktivieren.
Klicken Sie unten links auf Ihr Organisationssymbol, dann auf Benutzereinstellungen > Funktionen, um VARI zu aktivieren.
Nach der Aktivierung können Sie die Deckkraft anpassen, um die VARI-Ebene mit dem Orthomosaik zu vergleichen. Die Einstellung der Anzahl der Standardabweichungen hilft dabei, Ausreißerwerte auszuschließen. Diese Einstellung wird weiter unten ausführlicher erläutert.
Anpassen der VARI-Deckkraft in Site Scan Manager.
Bevor wir tiefer in VARI eintauchen, ist es hilfreich, die Grundlagen der Messung der spektralen Reflexion von Vegetation zu verstehen.
Was ist spektrale Reflexion?
Spektrale Reflexion beschreibt, wie elektromagnetische Strahlung von Objekten reflektiert wird. Alle Objekte reflektieren Strahlungswellenlängen unterschiedlich über das elektromagnetische Spektrum hinweg. Im Allgemeinen reflektiert gesunde Vegetation stark Wellenlängen im nahen Infrarotbereich (NIR) und schwach Wellenlängen im sichtbaren Spektrum (blau, grün und rot).
Vergleich der spektralen Reflexion von gesunder Vegetation, ungesunder Vegetation und Boden über sichtbare und NIR-Wellenlängen.
Das Verständnis der spektralen Reflexion verschiedener Objekte ermöglicht es Ihnen, diese Objekte mittels Fernerkundung zu erkennen und zu analysieren. Elektromagnetische Strahlung wird von Sensoren erfasst, um ein Bild zu erstellen. Sensoren können Bilder vom Boden aus aufnehmen oder an Drohnen, Flugzeugen oder Satelliten befestigt sein.
Verschiedene Sensoren erfassen Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen. RGB-Sensoren, die am häufigsten bei Drohnenkartierungen verwendet werden, erfassen Wellenlängen aus dem roten, grünen und blauen sichtbaren Spektrum.
Andere Sensoren wie thermische oder multispektrale Sensoren erfassen Wellenlängen aus anderen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums wie NIR. Einige Drohnen können thermische und multispektrale Sensoren tragen, und Site Scan Manager unterstützt die Verarbeitung von Daten, die mit den folgenden thermischen und multispektralen Sensoren mit bis zu 5 Bändern erfasst wurden:
- Thermal: DJI Zenmuse XT, DJI Zenmuse XT2 (ebenfalls unterstützt in der Site Scan Flight App)
- Multispektral: Parrot Sequoia+, MicaSense RedEdge, MicaSense RedEdge-M, MicaSense Altum, Phantom 4 Multispectral
Was ist die spektrale Reflexion von Vegetation?
Grüne Blattvegetation hat eine sehr starke Reflexion in NIR-Bändern und eine geringe Reflexion in sichtbaren Bändern. Deshalb ist die beste Methode zur Messung von Vegetation mit Sensoren die Erfassung von NIR-Bildern. Dennoch reflektiert Vegetation das grüne sichtbare Band stärker als blau und rot im relativen Sinne. Wenn man zum vorherigen Bild zurückkehrt, fällt ein kleiner Anstieg im grünen Bereich für gesunde Vegetation im Vergleich zu blau und rot auf.
Kleiner Anstieg der spektralen Reflexion für gesunde Vegetation im grünen Band.
Menschen können NIR-Wellenlängen nicht sehen. Wir können nur Wellenlängen sehen, die im sichtbaren Bereich reflektiert werden: rot, grün und blau. Daher erscheint uns belaubte Vegetation grün, weil sie Grün stärker reflektiert als Blau und Rot, aber wir sehen dennoch nur einen kleinen Teil der gesamten Reflexion.
Was ist VARI und wie unterscheidet es sich von NDVI?
VARI ist ein Vegetationsindex, der Vegetation als Multiband-Raster schätzt und dabei nur den sichtbaren Bereich des Spektrums verwendet. Hier ist die VARI-Formel:
VARI = (Grün - Rot) / (Grün + Rot – Blau)
Er bewertet, ob es unterschiedliche Werte im grünen Band im Vergleich zum roten gibt, was eine vernünftige Schätzung belaubter Vegetation liefert. Ein bemerkenswerter Bestandteil von VARI ist die Subtraktion des blauen Bands, die dazu dient, den Einfluss atmosphärischer Effekte auf den Index zu reduzieren.
VARI ist kein vollständiger Ersatz für andere Indizes, die NIR (nahes Infrarot) Wellenlängen einbeziehen, insbesondere NDVI. Beachten Sie, dass die NDVI-Formel der VARI sehr ähnlich ist, aber das grüne Band durch NIR ersetzt.
NDVI = (NIR - Rot) / (NIR + Rot)
NDVI beleuchtet Vegetation genauer als VARI, da es stärkere Reflexionswerte für Vegetation durch Verwendung von NIR erfasst. Da jedoch Vegetation sichtbare grüne Bandwellenlängen stärker reflektiert als rot und blau, kann VARI dennoch vernünftig zwischen Vegetation unterscheiden.
Warum VARI verwenden?
VARI ist ein ausgezeichnetes Werkzeug zur Untersuchung der Gesundheit und Robustheit von Vegetation. Die meisten Anwendungen von VARI folgen einem ähnlichen Bewertungsmuster:
- Kartieren Sie einen Standort (Bauernhof, Wald, Bergwerk usw.), der entweder sollte gesunde Vegetation haben oder Isollte nichtI jegliche IVegetation haben.
- Sehen Sie sich die Ergebnisse an , um Bereiche zu identifizieren , die nicht mit den Erwartungen übereinstimmen (Sie entdecken einen Bereich mit ungesunder Vegetation , wo sie gesund sein sollte ).
- Validieren Sie vor Ort den Bereich , der nicht den Erwartungen entsprach , um das Problem zu verstehen (Sie stellen fest , dass es Schädlinge oder Dürre in dem Bereich mit ungesunder Vegetation gibt ).
- Wenn Sie feststellen , dass ein Problem vorliegt , setzen Sie die notwendigen Ressourcen ein , um es zu beheben (beauftragen Sie Schädlingsbekämpfung oder verteilen Sie Bewässerung neu ).
< P >< Span >Nachfolgend einige kurze Beispiele dafür , wie VARI in verschiedenen Branchen eingesetzt wird .< Span >& nbsp ;< / Span ></ P >< P >< STRONG >< Span >Landwirtschaft < / Span >< / STRONG >< Span >& nbsp ;< BR / ></ Span >< Span >In der Landwirtschaft müssen Landwirte und Agronomen den Gesundheitszustand von Nutzpflanzen bewerten . Statt Reihenweise über das Farmland reisend, zeigt VARI eine Momentaufnahme der Erntebedingungen über den gesamten Bauernhof. Dies kann helfen, Bereiche für Ground-Truthing zu priorisieren, um Probleme weiter zu untersuchen und zu mildern. Diese Beobachtungen können zur Entdeckung von Schädlingen, Dürre, Unter- oder Überdüngung und anderen Faktoren führen, die den Ernteertrag beeinflussen.<\/SPAN>
<\/SPAN><\/P>Forstwirtschaft<\/SPAN><\/STRONG>
<\/SPAN>Ähnlich wie in der Landwirtschaft ist es wichtig, die Vegetationsgesundheit in der Forstwirtschaft zu bewerten. Wälder können anfällig für Schädlinge wie den Borkenkäfer sein, der massive Umwelt- und Biodiversitätsverluste sowie finanzielle Verluste verursachen kann. Die frühzeitige Identifizierung betroffener Gebiete ist wichtig, um die Ausbreitung von Schädlingen einzudämmen und diese Verluste zu vermeiden. Da es unrealistisch ist, alle Bäume in einem Wald ground-truthen zu können, hilft VARI dabei, Bereiche zu priorisieren, um Ressourcen für weitere Bewertungen und letztendlich zur Minderung einzusetzen.<\/SPAN> <\/SPAN><\/P>Waldbrand<\/SPAN><\/STRONG>
<\/SPAN>Zur Prävention und Bewertung von Waldbränden kann VARI Bereiche mit ungesunder oder trockener Vegetation unterscheiden, die anfälliger für Waldbrände sein könnten. Diese Bewertung kann hochriskante Brandgebiete identifizieren. Nach einem Brand kann es Brandnarben als Bereiche mit keiner oder wenig Vegetation aufzeigen. In einigen Klimazonen kann sich die Vegetation auf Brandnarben schnell erholen, und dieser Erholungsprozess kann durch die Betrachtung von VARI auf einer Brandnarbe im Zeitverlauf überwacht werden.<\/SPAN> <\/SPAN><\/P>Öl und Erdgas<\/SPAN><\/STRONG>
<\/SPAN>In der Öl- und Erdgasindustrie ist die Wartung von Pipelines von entscheidender Bedeutung, um eine erfolgreiche Lieferung der Ressource an Kundenanlagen sicherzustellen. Das Eindringen von Vegetation in Pipelines muss systematisch verwaltet werden. Drohnen können Pipelines mittels eines Korridor-Scans überwachen. Das VARI-Ergebnis zeigt Vegetation, die der Pipeline zu nahe kommt, und Sie können Ressourcen einsetzen, um die Vegetation zu entfernen.<\/SPAN> <\/SPAN><\/P>Bergbau<\/SPAN><\/STRONG>
<\/SPAN>Im Bergbau ist die Landrückgewinnung eine Anforderung zur Reduzierung negativer Umweltauswirkungen durch Bergbaubetriebe. Je nach Endnutzung des Landes ist Wiederbegrünung eine häufige Rückgewinnungsanforderung. VARI kann zeigen, dass das Rückgewinnungsprojekt auf Kurs ist oder spezifische Bereiche hervorheben, die offenbar nicht ausreichend wiederbegrünt werden, was Anlass zur Untersuchung gibt.<\/SPAN> <\/SPAN><\/P>Letztendlich unterstützt VARI bei der Entscheidungsfindung. Da es keine multispektralen/NIR-Sensoren benötigt, können Sie einen RGB-Sensor verwenden, der bei den meisten Mapping-Drohnen Standard ist, einschließlich derjenigen, die in der Site Scan Flight App unterstützt werden.<\/SPAN> <\/SPAN> <\/SPAN><\/P> <\/P>Was ist die VARI-Standardabweichungseinstellung?<\/STRONG> <\/H3>Im Site Scan Manager haben Sie die Möglichkeit, die „Anzahl der Standardabweichungen“ für die VARI-Ebene anzupassen. Diese Einstellung wendet eine Standardabweichungs-Streckfunktion auf die Ebene an. Sie schneidet Werte ab, die außerhalb von <\/SPAN>n <\/SPAN><\/I>Standardabweichungen vom mittleren Pixelwert des Bildes liegen.<\/SPAN> <\/SPAN><\/P>Die Erhöhung der Anzahl der Standardabweichungen für die Streckfunktion hilft dabei, visuelle Hervorhebungen von Nicht-Vegetationsmerkmalen zu reduzieren und ermöglicht eine größere visuelle Unterscheidung zwischen verschiedenen Vegetationsstufen.<\/SPAN> <\/SPAN><\/P>
Die Standardabweichungs-Streckfunktion reduziert den Einfluss von Ausreißerwerten.<\/span><\/span><\/P> <\/P> <\/P>Zum Beispiel könnte ohne Anwendung einer Streckfunktion alle Vegetation (sowohl gesunde als auch ungesunde) in Ihrem Bild wie derselbe Grünton aussehen, weil Nicht-Vegetationsobjekte die Farbskala verzerren. Die Anwendung einer Streckfunktion schließt Ausreißer aus, um das Histogramm effektiver zu strecken und den Grünton besser zu verteilen. Dies führt zu einem Bild, in dem gesunde Vegetation als dunkles Grün und weniger gesunde Vegetation als helleres Grün erscheinen kann.<\/SPAN> <\/SPAN><\/P>Sie können mehr über die Streckfunktion <\/SPAN>hier<\/SPAN><\/A>. <\/SPAN> <\/SPAN>
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Weitere Überlegungen<\/
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Sind andere Faktoren vorhanden, die das Ergebnis von VARI beeinflussen und verzerren können? Schatten können problematisch sein bei der Verwendung von VARI, da sie ähnliche Ergebnisse wie Vegetation liefern können. Es ist am besten, zur Mittagszeit zu fliegen, um Schatten so weit wie möglich zu reduzieren.<\/
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Da VARI nur das sichtbare Spektrum verwendet, kann es unterschiedliche Ergebnisse für denselben Objekttyp je nach Objektfarbe liefern. Zum Beispiel liefert ein rotes Auto und ein grünes Auto unterschiedliche Ergebnisse. Diese Eigenschaft von VARI ist jedoch nützlich, um ungesunde oder abgestorbene Vegetation von gesunder Vegetation zu unterscheiden.<\/
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VARI ist hauptsächlich für eine erste Einschätzung gedacht. Es kann Bereiche auf der Baustelle aufzeigen, die weitere Untersuchungen erfordern könnten. Wenn Ihre Projekte eine gründlichere Analyse der Vegetation erfordern, sollten Sie einen multispektralen Sensor verwenden, um NIR-Wellenlängen aufzunehmen und multispektrale Bildanalysen in ArcGIS Pro durchzuführen. Wie bereits erwähnt unterstützt Site Scan Manager die Verarbeitung von Bildern mehrerer multispektraler Sensoren einschließlich Parrot Sequoia+, MicaSense RedEdge, MicaSense RedEdge-M, MicaSense Altum und DJI P4 Multispectral.<\/
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Sie können Ihr Orthomosaik jederzeit in ArcGIS Pro importieren, indem Sie es herunterladen und dann hochladen oder indem Sie es veröffentlichen<\/
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AN>. Dies ermöglicht Ihnen über die Visualisierung hinauszugehen und tiefer in die Ergebnisse einzutauchen durch Abfragen einzelner Pixelwerte und Durchführung von Bildklassifikationen. Erfahren Sie mehr über die Berechnung von VARI innerhalb von ArcGIS Pro.<\/
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Beginnen Sie noch heute mit der Verwendung von VARI im Site Scan Manager durch Aktivierung unter User Settings > Features > VARI<\/
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Quellen<\/
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Researchgate:
https:\/\/www.researchgate.net/figure/Spectral-reflectance-of-healthy-plant-unhealthy-plant-and-soil-in-visible-and-NIR_fig1_299388638<\/
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https:\/\/www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/spectral-reflectance<\/
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