Оцінка ефективності модифікованого індексу EVI-S у системі моніторингу рослинного покриву

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.33730/2077-4893.2.2025.333822

Ключові слова:

дистанційне зондування Землі, стан рослинності, опустелювання, насичення індексів, супутникові знімки

Анотація

Дослідження присвячено вивченню ефективності спектральних вегетаційних індексів, що найчастіше використовуються у методах дистанційного зондування Землі, зокрема NDVI, EVI, EVI2, SAVI та запропоновано модифікований індекс EVI-S (EVI-SAVI Hybrid). Метою роботи був аналіз їх можливостей щодо точності оцінки стану та щільності рослинного покриву, чутливості індексів до ґрунту й густої рослинності. Також запропоновано й випробувано новий модифікований індекс EVI-S, який є модифікацію EVI та SAVI, на різних типах ландшафтів. Об’єктом дослідження стала Феодосіївська громада Київської обл., що поєднує природні лісові екосистеми, водойми, сільськогосподарські угіддя та урбанізовані зони. Для отримання даних використано супутникові знімки Sentinel-2 (L2A) з атмосферною корекцією за літній період із нульовою хмарністю. Попередня обробка передбачала геометричну корекцію, обрізку зображень та перетворення їх до єдиної проєкції. Подальший розрахунок індексів здійснено у середовищі QGIS за допомогою калькулятора растрів Semi-Automatic Classification Plugin. Було оцінено мінімальні, максимальні, середні й медіанні значення кожного індексу, а також проведено зональну статистику для різних типів територій (ліс, поле та забудова). Отримані результати загалом показали високу кореляцію між усіма індексами, що вказує на їх подібну чутливість до фотосинтетично активної рослинності та принцип роботи. Зауважено, що EVI-S продемонстрував дещо відмінний характер розподілу значень, що свідчить про розширені можливості в оцінці густоти вегетації та фаз її розвитку. Особливо чітко ця різниця виявилася у густих лісових масивах і на сільськогосподарських ділянках із високим рівнем біомаси, де EVI-S був значно вищим за показники інших індексів. Індекс EVI-S може істотно доповнити існуючий набір вегетаційних індексів, надаючи більш точну інформацію про стан і динаміку розвитку рослинності в умовах різноманітних ландшафтних середовищ. Результати дослідження формують основу для подальших розробок у сфері екологічного моніторингу та раціонального використання природних ресурсів.

Посилання

Streambatch.io. (б. д.). In the Field: NDVI, SAVI, EVI Compared. URL: https://www.streambatch.io/knowledge/in-the-field-ndvi-savi-evi-compared.

Nwilo, P. C., Okolie, Ch. J., Umar, A. A., Akinnusi, S. A., Ojegbile, B. M., & Olanrewaju, H. O. (2021). Spatial relationship between NDVI, EVI, SAVI and land cover change in the Lake Chad area from 1987 to 2017. Intercontinental Geoinformation Days, 3, 128–131. URL: https://www.researchgate.net/publication/356894048_Spatial_relationship_between_NDVI_EVI_SAVI_and_land_ cover_change_in_the_Lake_Chad_area_from_1987_to_2017.

Matsushita, B., Yang, W., Chen, J., Onda, Y., & Qiu, G. (2007). Sensitivity of the Enhanced Vegetation Index (EVI) and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) to Topographic Effects: A Case Study in High-density Cypress Forest. Remote Sensing of Natural Resources and the Environment, 7(11), 2636–2651. DOI: https://doi.org/10.3390/s7112636.

Shibani, N., Pandey, A., Satyam, V. K., Bhari, J. S., Karimi, B. A., & Gupta, S. K. (2023). Study on the variation of NDVI, SAVI and EVI indices in Punjab State, India. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1110, 012070. DOI: https://doi.

org/10.1088/1755-1315/1110/1/012070.

Pamungkas, S. (2023). Analysis of vegetation index for NDVI, EVI-2, and SAVI for mangrove forest density using Google Earth Engine in Lembar Bay, Lombok Island. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1127, 012034. DOI: https://

doi.org/10.1088/1755-1315/1127/1/012034.

Trevisiol, F., Mattivi, P., Mandanici, E., & Bitelli, G. (2023). Cross-sensors comparison of popular ve­getation indexes from Landsat TM, ETM+, OLI, and Sentinel MSI for time-series analysis over Europe. IEEE Transactions on Geoscience and Remote

Sensing, 62. DOI: https://doi.org/10.1109/TGRS.2023.3343071.

Gaitán, J. J., Bran, D., Oliva, G., Ciari, G., Nakamatsu, V., Salomone, J., … Maestre, F. T. (2013). Evaluating the performance of multiple remote sensing indices to predict the spatial variability of ecosystem structure and functioning in Patagonian steppes. Ecological Indicators, 34, 181–191. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2013.05.007.

Zhen, Z., Chen, S., Yin, T., Chavanon, E., Lauret, N., Guilleux, J., … Gastellu-Etchegorry, J.-P. (2021). Using the negative soil adjustment factor of Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI) to resist saturation effects and estimate Leaf Area Index (LAI) in dense vegetation areas. Sensors, 21(6), 2115. DOI: https://doi.org/10.3390/s21062115.

Wu, W. (2014). The Generalized Difference Vege­tation Index (GDVI) for dryland characterization. Remote Sensing, 6(2), 1211–1233. DOI: https://doi.org/10.3390/rs6021211.

Silva Junior, U. J., Gonçalves, R. M., Oliveira, L. M. M., & Silva Junior, J. A. (n.d.). Sensibilidade espectral dosíndices de vegetação: GNDVI, NDVI e EVI na mata ciliar do reservatório de Serrinha II — PE, Brasil. Revista Brasileira de Cartografia, 73, 17–35. DOI:

http://dx.doi.org/10.14393/rbcv73n1-55252.

Mutie, F. N. (2023). Vegetation indices as indicators of drought, a remote sensing perspective: A case study of Narok County (Master’s thesis, University of Nairobi). University of Nairobi eRepository. URL: https://erepository.uonbi.ac.ke/handle/11295 /164103.

Jiang, H., Wu, B., & Wang, X. (2010). Developing a novel topography-adjusted vegetation index (TAVI) for rugged areas. 2010 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2075–2078. DOI: https://doi.org/10.1109/IGARSS.2010. 5654222.

Decentralization.ua. (б. д.). Новостворені громади. URL: https://decentralization.ua/newgromada/4092.

Центральна геофізична обсерваторія імені Бориса Срезневського. (б. д.). URL: http://cgo-sreznevskyi.kyiv.ua/uk/.

SuperAgronom.com. (б. д.). Інтерактивна карта ґрунтів України. URL: https://superagronom.com/karty/karta-gruntiv-ukrainy#x.

Geomap.land. (б. д.). Карта ґрунтів України. URL: https://geomap.land.kiev.ua/soil-1-950.html.

U.S. Geological Survey. (б. д.). Landsat Normalized Difference Vegetation Index. URL: https://www.usgs.gov/landsat-missions /landsat-normalized-difference-vegetation-index.

EOS Data Analytics. (б. д.). Вегетаційні індекси та їх застосування в агросекторі. URL: https://eos.com/uk/blog/vehetatsiini -indeksy/.

U.S. Geological Survey. (б. д.). Landsat Enhanced Vegetation Index. URL: https://www.usgs.gov/landsat-missions/landsat- enhanced-vegetation-index.

Soft.Farm. (2015, 1 травня). Вегетаційні індекси NDVI, EVI, GNDVI, CVI, True color. URL: https://www.soft.farm/uk/blog/ vegetacijni-indeksi-ndvi-evi-gndvi-cvi-true-color-140.

Esri. (б. д.). EVI (Enhanced Vegetation Index). URL: https://pro.arcgis.com/ru/pro-app/3.3/arcpy/image-analyst/evi.htm.

Sentinel Hub. (б. д.). EVI2 (Enhanced Vegetation Index 2). URL: https://custom-scripts.sentinel-hub.com/custom-scripts/sentinel-2/evi2/.

EOS Data Analytics. (б. д.). Вегетаційні індекси. URL: https://eos.com/uk/blog/vehetatsiini-indeksy/.

Esri. (б. д.). SAVI (Soil-Adjusted Vegetation Index). URL: https://pro.arcgis.com/ru/pro-app/latest/arcpy/spatial-analyst/savi.htm.

U.S. Geological Survey. (б. д.). Landsat Soil Adjusted Vegetation Index. URL: https://www.usgs.gov/landsat-missions/landsat-soil- adjusted-vegetation-index.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-08-01

Номер

№ 2 (2025)

Розділ

Статті

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Авторське право і ліцензування

Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.

Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.

Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:

  • не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
  • раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.

Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:

  • публікації статті українською (англійською) мовою і поширення її друкованої копії;
  • поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською мовою), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.

Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:

  1. Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
  2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
  3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
  4. Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
    • персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
    • веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
    • некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).

У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.