NDVI được dùng rất rộng rãi để xác định mật độ phân bố của thảm thực vật, đánh giá trạng thái sinh trưởng và phát triển của cây trồng, làm cơ sở số liệu để dự báo sâu bệnh, hạn hán, diện tích năng suất và sản lượng cây trồng…
Công thức: NIR RED
RED NIR NDVI + − = (2.11) Trong đó:
RED: giá trị phản xạ của kênh phổ đỏ
NIR: giá trị phản xạ của kênh phổ hồng ngoại gần
Giá trị NDVI trong khoảng từ -1 đến +1.Giá trị càng lớn (NDVI > 0.6) thì thực vật là rừng có mật độ cây lớn, tán che phủ cao.Giá trị trung bình (0.2 < NDVI < 0.3) là cây bụi và bãi cỏ. Đối tượng đô thị, đất trống, nước có giá trị NDVI rất thấp (NDVI < 0.1)
Căn cứ vào giá trị NDVI còn nhận biết được “sức khoẻ” của lớp thực vật (ví dụ: Khi thực vật bị sâu bệnh hay nguy cơ bị chết sẽ cho giá trị NDVI thấp hơn).
Hoặc dựa vào sự biến động về giá trị NDVI ví dụ giá trị 0.5 chuyển thành 0 tức là vùng rừng trước đây được chuyển thành đất trống.
Đặc trưng phản xạ phổ của thực vật. Khả năng phản xạ phổ của thực vật phụ
thuộc vào bước sóng điện từ. Trong dải sóng điện từ nhìn thấy, các sắc tố của lá cây ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ của nó, đặc biệt là hàm lượng chất diệp lục (chlorophyl). Trong dải sóng này, thực vật ở trạng thái tươi tốt với hàm lượng diệp lục cao trong lá cây sẽ có khả năng phản xạ phổ cao ở bước sóng xanh lá cây (green), giảm xuống ở vùng sóng đỏ (red) và tăng rất mạnh ở vùng sóng cận hồng ngoại (NIR). Khả năng phản xạ phổ của lá cây ở vùng sóng ngắn và vùng ánh sáng đỏ thấp. Hai vùng suy giảm khả năng phản xạ phổ này tương ứng với hai dải sóng bị chất diệp lục (chlorophyl) hấp thụ. Ở vùng sóng này, chất diệp lục hấp thụ phần lớn năng lượng chiếu tới, do vậy khả năng phản xạ phổ của lá cây không lớn. Ở bước sóng xanh lá cây (green), khả năng phản xạ phổ của lá cây rất cao, do đó lá cây ở trạng thái tươi tốt được mắt người cảm nhận ở màu lục. Khi lá úa hoặc có bệnh, hàm lượng chlorophyl giảm đi, khả năng phản xạ phổ cũng thay đổi, mắt người sẽ cảm nhận lá cây có màu vàng, đỏ. Ở vùng sóng hồng ngoại, ảnh hưởng chủ yếu đến khả năng phản xạ phổ của lá cây là hàm lượng nước chứa trong lá.
Hình 2.4: Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của thực vật
Chỉ số NDVI nhận giá trị trong khoảng từ -1 đến 1, trong đó thực vật có giá trị nằm trong khoảng [0.2 - 1.0]. Trong trường hợp NDVI > 0.5, khu vực được xem là phủ
kín thực vật (sóng điện từ không tới được lớp đất). Đối với đất trống không có thực vật bao phủ, NDVI < 0.2. Đối với nước và đất ẩm, NDVI nhận giá trị âm.
NDVI là chỉ số thực vật được sử dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao nhất trong nghiên cứu, phân loại và lập bản đồ lớp phủ. Từ chỉ số thực vật NDVI xác định từ ảnh MODIS đã thành lập được bản đồ lớp phủ toàn cầu (hình 2.5).
Hình 2.5: Bản đồ lớp phủ toàn cầu từ chỉ số thực vật NDVI
Dựa trên chỉ số thực vật NDVI, độ phát xạ bề mặt có thể tính bằng hai phương pháp do Van De Griend A., Owe M. (1993)[17] và phương pháp của Valor E., Caselles V. (1996) [16]. Trong phương pháp của Van De Griend A., Owe M. (1993), ε được xác định bằng cách đo trực tiếp độ phát xạ và phản xạ phổ trong dải sóng nhìn thấy và cận hồng ngoại để xác định mối liên quan với chỉ số thực vật NDVI. Phương pháp này rất đơn giản nhưng chỉ áp dụng được cho các khu vực có tính đồng nhất, có nghĩa là trong một pixel ảnh chỉ có một loại đối tượng thuần nhất [17]. Tuy nhiên, trên thực tế, trong một pixel ảnh có thể chứa nhiều loại đối tượng khác nhau như đất trống, thực vật, nước,…