Berechnen des NDVI für mehrere Satellitenbilder mithilfe einer Bandarithmetik-Formel in ArcGIS Pro

Zusammenfassung

Der normalisierte differenzierte Vegetationsindex (Normalized Difference Vegetation Index. NDVI) ist eine Methode, die in der Vegetationsanalyse verwendet wird, um die Bodendegradation im Zeitverlauf, die grüne Biomasse oder die Gesundheit der Vegetation zu bewerten. Der Index wird bestimmt, indem die Absorption durch die Chlorophyllpigmente im roten Band und der Pflanzen-Reflexionsgrad im nahinfraroten Band (NIR) verglichen wird, wobei die Erfassung über Fernerkundungsinstrumente wie Satelliten oder Drohnen erfolgt In ArcGIS Pro ermöglicht die Funktion "Bandarithmetik" die Berechnung des NDVI mithilfe einer Bandarithmetik-Formel. Mit dieser Methode wird ein neues Ausgabeband erstellt, mit dem wichtige Informationen aus den spektralen Eigenschaften für eine eingehende Analyse oder Visualisierung extrahiert werden können. Der in diesem Artikel beschriebene Workflow umfasst das Erstellen von Multiband-Rastern aus einzelnen Bändern der Sentinel-2-Level-2A-Satellitenbilder, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Die Multiband-Raster werden dann mosaikiert und als Eingabe zur Berechnung des NDVI unter Verwendung der spezifischen Bandarithmetik-Formel der Sentinel-2-Level-2A-Satellitenbilder verwendet.

Vorgehensweise

Note:
Individual files of bands are used to represent different types of satellite imagery. For example, the Sentinel-2 Level-2A satellite imagery includes a Multi-Spectral Instrument (MSI) with 13 spectral bands and pixel resolutions ranging from 10 to 60 meters. Refer to ArcGIS Pro: Sentinel-2 for more information. To enhance data visualization and interpretation, the imagery bands must be combined into a single raster dataset containing multiple bands prior to mosaicking. The band combination is determined by the analysis objectives and the characteristics of the target area.

1. Öffnen Sie das Projekt in ArcGIS Pro.
2. Erstellen eines Multiband-Rasters aus einzelnen Bändern von Satellitenbildern Anweisungen finden Sie unter How To: Erstellen eines Multiband-Rasters aus einzelnen Bändern von Satellitenbildern in ArcGIS Pro. In diesem Beispiel werden zwei Multiband-Raster mit den Namen Sentinel2_DataA und Sentinel2_DataB mit dem Werkzeug Bänder zusammensetzen zusammengesetzt.

3. Klicken Sie auf der Registerkarte Ansicht in der Gruppe Fenster auf Bereich "Katalog".
4. Erstellen Sie ein Mosaik-Dataset, und fügen Sie die in Schritt 2 erstellten Multiband-Raster hinzu. In diesem Beispiel wird das Mosaik-Dataset mit dem Namen "Mosaic_Sentinel2_AB" erstellt.

Note:
In ArcGIS Pro, the Band Arithmetic function can only perform an arithmetic operation on a single raster layer at a time, which is a known limitation. However, mosaicking multiple raster datasets into a single raster dataset allows the NDVI of the imagery to be calculated across the entire dataset.

5. Berechnen Sie den NDVI der Bilddaten mit der Bandarithmetik-Formel.

Note:
Satellite imagery includes bands representing different wavelengths of the electromagnetic spectrum, ranging from ultraviolet to visible, near infrared, and shortwave infrared. Refer to ArcGIS Pro: Raster bands for more information. Ensure the band arithmetic formula includes the correct band combination for the imagery before calculating the NDVI.

1. Klicken Sie auf der Registerkarte Bilddaten in der Gruppe Analyse auf Raster-Funktionen.
2. Klicken Sie im Bereich Raster-Funktionen unter Mathematik auf Bandarithmetik.
3. Wählen Sie im Bereich Bandarithmetik-Eigenschaften für Raster das in Schritt 4 erstellte Mosaik-Dataset aus der Dropdown-Liste aus.
4. Wählen Sie für Methode die Option Benutzerdefiniert aus der Dropdown-Liste aus.
5. Kopieren Sie für Bandindizes die folgende Bandarithmetik-Formel für NDVI, und fügen Sie sie in das Feld Bandindizes ein. Ersetzen Sie <NIR> durch das bevorzugte Nahinfrarotband und <Rot> durch das rote Band der Bilddaten. In diesem Beispiel stellt B8 (Band 8) das Nahinfrarotband dar, und B4 (Band 4) stellt das rote Band der Sentinel-2-Level-2A-Satellitenbilder dar.

(<NIR>-<Red>)/(<NIR>+<Red>)

6. Klicken Sie auf Neuen Layer erstellen.

6. Ändern Sie das Farbschema des NDVI-Layers, um die Vegetationsdichte deutlich zu unterscheiden.
1. Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf den NDVI-Layer, und klicken Sie auf Symbolisierung.
2. Wählen Sie im Bereich Symbolisierung für Farbschema ein bevorzugtes Farbschema aus der Dropdown-Liste aus. In diesem Beispiel ist das Farbschema Bedingungswert ausgewählt, um Farben von Grün bis Rot anzuzeigen. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Namen anzeigen, um bei Bedarf die beschreibenden Namen aller Farbschemas anzuzeigen.
3. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Umkehren, um die Farben bei Bedarf umzukehren.

Die folgende Abbildung zeigt den NDVI für mehrere Sentinel-2-Bilddaten, die mit der Bandarithmetik-Formel in ArcGIS Pro berechnet wurden. Die NDVI-Werte (unterhalb des Raster-Layers im Bereich "Inhalt") liegen zwischen -1 und 1, wobei höhere Werte auf eine gesündere und reichhaltigere Vegetation hinweisen.