정규식생지수(Normalized Difference Vegetation Index)

1. 정규식생지수

식생이 강하게 반사되는 근적외선과 식생이 강하게 흡수는 적색광의 차이를 측정하여 식생을 정량화할 때 사용하는 식생 지수입니다.

 

1) 측정원리

NDVI는 정규화된 차이 식물 지수로, 위성 영상에서 반사된 빛의 빨간색(RED)과 근적외선 (NIR) 밴드 간의 차이를 측정합니다. 기본적인 원리는 다음과 같습니다.

적색 밴드 (R): 식물은 광합성을 위해 빨간 영역에서 빛을 흡수합니다.
근적외선 밴드 (NIR): 건강한 식물은 많은 근적외선 빛을 반사하며, 건강하지 않거나 희박한 식물은 덜 반사합니다.

NDVI = (NIR-R)/ (NIR+R)​

결과는 -1에서 +1까지 범위에 있습니다. 여기서 다양한 값이 일반적으로 나타내는 내용은 다음과 같습니다.

 

건강한 식생(엽록소)은 다른 파장에 비해 근적외선(NIR)과 녹생광을 더 많이 반사하고 적색광을 더 많이 흡수합니다. 이것이 우리의 눈에 건강한 식물들이 녹색으로 보이는 이유입니다.

 

2) NDVI의 활용분야

NDVI의 특징은 여러 분야에서 유용하게 활용될 수 있는 다양한 측면을 포함하고 있습니다.

식물 건강 평가: NDVI는 식물이 얼마나 건강한지를 평가하는 데 사용됩니다. 높은 NDVI 값은 밀집하고 건강한 식물을 나타내며, 낮은 값은 희박하거나 건강하지 않은 식물을 나타냅니다.

농업 감시: 농업에서는 작물 건강 상태를 실시간으로 모니터링하고 수확량을 예측하는 데에 NDVI가 유용합니다. 이를 통해 농민들은 적절한 조치를 취하고 농작물 생산성을 향상시킬 수 있어요.

환경 모니터링: NDVI는 산림, 자연 생태계 및 지형 변화를 모니터링하는 데에도 활용됩니다. 산림 면적, 산불 피해, 땅의 사용 변화 등을 추적하여 환경 변화를 이해하는 데에 기여합니다.

수력 자원 관리: NDVI는 지표면의 수분 상태를 추정하는 데 사용됩니다. 건조 여부를 식별하고 수력 자원의 효율적인 관리에 기여할 수 있어요.

도시 계획 및 개발: 도시 지역에서도 NDVI는 녹지 공간, 도심 열섬 효과, 도시 환경의 변화를 모니터링하여 도시 계획 및 개발에 도움을 줍니다.

환경재해 감지: 자연재해 후 피해를 신속하게 감지하고 복구 프로세스를 지원하는 데에 NDVI가 활용될 수 있습니다.

 

3) NDVI의 장단점

NDVI는 유용한 도구이지만, 사용하는 상황에 따라 장단점은 다음과 같다.

① 장점

항목	내용
식물 건강 평가	NDVI는 식물 건강을 신속하게 평가할 수 있어 농업 및 환경 모니터링에서 매우 유용합니다.
지리 정보 시스템(GIS) 통합	NDVI 데이터는 GIS와 쉽게 통합되어 지리적 분석 및 의사 결정을 지원합니다.
비파괴적 측정	위성 또는 항공 플랫폼에서 수집된 데이터로써, 실제 작물이나 지형에 미치는 영향가 높은 비파괴적인 방법을 제공
다양한 응용 분야	농업, 환경, 도시 계획, 수자원 관리 등 다양한 분야에서 사용 가능하며, 지속적으로 발전하고 있는 기술

② 단점

항목	내용
다른 요인 제한	NDVI는 주로 식물 건강을 기반으로 하기 때문에, 다른 요인(예: 토양 상태, 작물 종류 등)에 대한 정보를 제한적으로 제공
날씨 및 구름 영향	구름이나 날씨 상황에 따라 데이터 수집이 제한될 수 있습니다. 특히 근적외선 밴드는 구름에 의해 많이 차단
해상도 제한	일부 응용 분야에서는 고해상도의 데이터가 필요할 수 있으며, 일부 고급 응용에서 NDVI의 해상도가 충분하지 않을 수 있습니다.
데이터 전처리 필요	NDVI 데이터를 활용하기 위해서는 데이터 전처리 및 보정이 필요
적용 분야 한정성	모든 분야에서 효과적이지는 않습니다. 일부 분야에서는 다른 센서나 기술이 더 적합할 수 있음