تاکنون برای محاسبۀ NDVI یا سایر شاخصهای سنجشازدور، معمولاً نیاز به یادگیری نرمافزارهایی نظیر ArcGIS و QGIS یا کدنویسی در محیط (گوگل ارث انجین) Google Earth Engine وجود داشته است. ابزار Spectral Index Explorer (SIE) این فرآیند را در مرورگر و بدون نیاز به نصب هیچ برنامهای انجام میدهد. کاربر تنها با کلیک بر روی یک نقطه از نقشه یا ترسیم محدودۀ مورد نظر، میتواند مقدار شاخص طیفی دلخواه را در عرض چند ثانیه مشاهده کند.
در ادامه، این ابزار بهطور کامل معرفی میشود: کاربردها، شاخصهای پشتیبانیشده و نحوۀ استفاده از آن.
این ابزار چیست و بر چه دادهای مبتنی است؟
Spectral Index Explorer یک اپلیکیشن مبتنی بر Google Earth Engine است که از تصاویر ماهوارۀ Sentinel-2 سطح L2A (بازتاب سطحی، تصحیحشدۀ اتمسفری با Sen2Cor) بهره میبرد. مجموعۀ تصویری مورد استفاده، نسخهی هارمونیزهشده (Harmonized) کاپرنیکوس است که سازگاری میان تصاویر قدیمی و جدید سنتینل-2 را تضمین میکند.
پیش از هر محاسبه، ابزار بهصورت خودکار پیکسلهای ابر، سایۀ ابر و سیروس نازک را با استفاده از لایۀ طبقهبندی صحنه (SCL) حذف میکند. علاوه بر این، پیکسلهای فاقد داده (No Data) و پیکسلهای اشباعشده یا معیوب (Defective) نیز در این مرحله کنار گذاشته میشوند؛ بنابراین خروجی نهایی همواره بر پایۀ دادههای کاملاً معتبر و فاقد ابر محاسبه میشود.
دلایل استفاده از این ابزار
- بدون نیاز به نصب یا کدنویسی: استفاده صرفاً از طریق مرورگر امکانپذیر است و نیازی به حساب Google Earth Engine، دانش پایتون یا نرمافزارهای GIS دسکتاپ نیست.
- پشتیبانی از ۴۰ شاخص طیفی کاربردی: از شاخصهای معروفی مانند NDVI گرفته تا ۴۰ شاخص تخصصی در زمینههای رطوبت خاک، شوری، سوختگی، پوشش برف و کدورت آب.
- دو حالت انتخاب: حالت نقطهای (برای دریافت سریع مقدار در یک مختصات مشخص) و حالت ناحیهای (برای تولید نقشۀ رنگی روی یک محدوده).
- بازۀ زمانی و فیلتر ابر قابل تنظیم: کاربر تاریخ شروع، تاریخ پایان و حداکثر درصد ابرآلودگی قابلقبول را تعیین میکند.
- دو روش ترکیب تصویر: میانه (Median) یا میانگین (Mean) برای ساخت کامپوزیت بدون ابر از بازۀ زمانی انتخابی.
- نمایش فرمول و منبع علمی هر شاخص: هر شاخص همراه با فرمول دقیق و ارجاع به مقالۀ اصلی آن نمایش داده میشود.
شاخصهای طیفی قابل محاسبه
شاخصها در چند دستۀ کاربردی تقسیمبندی شدهاند:
شاخصهای پوشش گیاهی و کلروفیل
NDVI، GNDVI، EVI، EVI2، SAVI، MSAVI2، OSAVI، NDRE، RENDVI، CIgreen، CIred-edge، RVI، DVI، GRVI، WDRVI، MCARI، TCARI، IRECI، S2REP، NDCI و SIPI.
شاخصهای آب و رطوبت
NDWI ،MNDWI ،NDMI ،LSWI ،AWEInsh و NDTI (کدورت آب).
شاخصهای تنش آبی و نیاز آبیاری (ویژۀ کشاورزی)
از آنجا که سنتینل-2 فاقد باند حرارتی است، این ابزار از جایگزینهای نوری/SWIR استاندارد استفاده میکند: MSI (شاخص تنش رطوبتی)، NMDI (شاخص خشکسالی چندطیفی) و GVMI (رطوبت پوشش گیاهی).
شاخصهای خاک، پهنههای ساختهشده و پدیدههای خاص
NDBI (سطوح ساختهشده)، BSI (خاک لخت)، SI (شوری خاک)، NBR (سوختگی)، BAI (مناطق آتشسوزیدیده)، ARVI، VARI، GLI، PSRI (پیری و زردی گیاه) و NDSI (پوشش برف).
هر یک از این شاخصها همراه با فرمول دقیق در خود ابزار قابل مشاهده است؛ این ویژگی امکان استناد به آن را در گزارشها و پایاننامهها فراهم میکند.
راهنمای استفاده از ابزار
- تنظیم بازۀ زمانی و فیلتر ابر: تاریخ شروع و پایان باید به فرمت
YYYY-MM-DDوارد شود و حداکثر درصد ابرآلودگی قابلقبول تصاویر با استفاده از اسلایدر تعیین میگردد. - انتخاب شاخص طیفی مورد نظر: فرمول و توضیح شاخص بلافاصله در زیر آن نمایش داده میشود.
- تعیین حالت انتخاب:
- حالت نقطهای: مختصات وارد میشود یا مستقیماً روی نقشه کلیک میگردد تا مقدار عددی شاخص در همان نقطه محاسبه شود.
- حالت ناحیهای: با استفاده از ابزار رسم چندضلعی (واقع در گوشهی بالا-چپ نقشه)، محدودۀ مورد نظر ترسیم میشود (حداکثر ۲۵ هکتار).
- اجرای محاسبه: در حالت ناحیهای، نقشهی رنگی شاخص همراه با راهنمای رنگ (Legend) و بازۀ واقعی مقادیر منطقه روی نقشه نمایش داده میشود؛ امکان کلیک بر روی هر نقطه از نقشه برای مشاهدۀ مقدار دقیق آن پیکسل نیز وجود دارد.
- بررسی نتیجه: تعداد تصاویر استفادهشده، میانگین ابرآلودگی و مقدار یا بازۀ شاخص در پنل کناری نمایش داده میشود.
مخاطبان ابزار
- کشاورزان و مشاوران کشاورزی جهت پایش سلامت و تنش آبی مزارع، بدون نیاز به دانش فنی سنجشازدور
- دانشجویان و پژوهشگران جهت استخراج سریع مقادیر شاخص در پروژههای درسی و مقالات، همراه با ارجاع علمی معتبر هر فرمول
- مهندسان منابع طبیعی و محیطزیست جهت پایش پوشش گیاهی، مناطق سوخته، سطوح آبی و روند تغییرات خاک
- علاقهمندان به GIS که مایلاند بدون یادگیری کدنویسی ارث انجین، از قابلیتهای آن بهرهمند شوند
محدودیتهای فعلی ابزار
بهمنظور شفافیت کامل، موارد زیر نیز ذکر میشود:
- حداکثر مساحت قابل ترسیم در حالت ناحیهای، ۲۵ هکتار است. این سقف بهدلیل محدودیت سهمیۀ پردازشی سرویس ادمین در نظر گرفته شده است. چنانچه محدودهای بزرگتر از این مقدار ترسیم شود، ابزار بهصورت خودکار هشدار داده و شکل ترسیمشده را حذف میکند تا کاربر ناحیۀ کوچکتری را انتخاب کند.
- در نسخهی فعلی، امکان دانلود یا خروجی گرفتن از نقشهی شاخص وجود ندارد؛ این گزینه نیز به همین دلیل (محدودیت سهمیهی پردازشی) توسط مدیر سایت غیرفعال شده و ابزار صرفاً جهت نمایش آنلاین در دسترس است. در صورت نیاز به بررسی مناطق بزرگتر از ۲۵ هکتار یا دریافت خروجی/دانلود نقشۀ شاخص، میتوانید از طریق صفحۀ تماس با ما سفارش دهید.
- خروجی ابزار روی شبکهای با اندازهی پیکسل ۱۰ متر ارائه میشود. برای شاخصهای مبتنی بر باندهای مرئی/NIR (مانند NDVI ،EVI)، این عدد با تفکیکپذیری بومی سنجنده یعنی ۱۰ متر مطابقت دارد. اما برای شاخصهای مبتنی بر باندهای Red Edge یا SWIR (مانند NDRE ،MSI ،NBR ،NDBI)، تفکیکپذیری واقعی داده همچنان ۲۰ متر است و پیکسلهای ریزتر صرفاً حاصل بازنمونهبرداریاند، نه افزایش جزئیات مکانی.
جمعبندی
ابزار Spectral Index Explorer راهحلی سریع، رایگان و دقیق برای محاسبۀ آنلاین بیش از ۴۰ شاخص طیفی معتبر علمی از روی تصاویر سنتینل-2 است؛ بدون نیاز به نصب نرمافزار یا دانش برنامهنویسی. کاربر با مراجعه به آدرس زیر، انتخاب نقطه یا محدودۀ مورد نظر و بررسی نتیجه، میتواند در عرض چند ثانیه به خروجی مطلوب دست یابد.
آدرس ابزار: drjk.ir/sie
توسعه دهنده: دکتر خنیفر
توجه: به دلیل تحریمهای سرویسهای ابری گوگل (Google Cloud) برای کاربران ایرانی، بارگذاری صحیح این ابزار و نقشههای آن نیازمند استفاده از ابزارهای تغییر IP است. لطفاً پیش از ورود به ابزار، اتصال خود را بررسی نمایید.
پرسشهای متداول
آیا استفاده از این ابزار رایگان است؟ بله، ابزار بهصورت کاملاً رایگان و بدون نیاز به ثبتنام از طریق مرورگر در دسترس است.
کدام شاخص برای پایش پوشش گیاهی مناسبتر است، NDVI یا EVI؟ NDVI سادهتر و پرکاربردتر است، اما در پوشش گیاهی متراکم دچار اشباع میشود. EVI با تصحیح اثر خاک و اتمسفر، در پوششهای متراکم دقت بهتری ارائه میدهد.
آیا میتوان از این ابزار برای پایش تنش آبی مزرعه استفاده کرد؟ بله؛ شاخصهای MSI ،NMDI و GVMI بهطور خاص برای برآورد رطوبت پوشش گیاهی و تنش آبی طراحی شدهاند و در این ابزار در دسترساند.
حداکثر وسعت منطقهای که میتوان بررسی کرد چقدر است؟ در حالت ناحیهای، محدودۀ ترسیمشده نباید از ۲۵ هکتار بیشتر باشد. برای نقاط منفرد، چنین محدودیتی وجود ندارد.
سلب مسئولیت
مطالب این نوشته با دقت و بر اساس مستندات فنی ابزار تهیه شدهاند؛ با این حال، در صورت وجود هرگونه اشتباه احتمالی، ابهام یا برداشت و تفسیر نادرست از محتوای مقاله، مسئولیتی متوجه نویسنده و مدیریت سایت نخواهد بود. همچنین، کاربران محترم برای هرگونه کاربرد یا تصمیمگیری فنی، پژوهشی یا اجرایی، لازم است حتماً نتایج حاصل از ابزار Spectral Index Explorer را با مشاهدات میدانی و سایر منابع معتبر راستیآزمایی کنند.