تتفاعل السمات المحددة ذات الأهمية، مثل الغطاء النباتي أو الماء أو المناطق المحروقة، بشكل مختلف مع مختلف موجات الضوء. 

تستخدم المؤشرات الطيفية هذه الخصائص الخاصة لاشتقاق هذه المعلومات المحددة من تطبيق العمليات الحسابية على موجتين مختلفتين على الأقل تكون السمة حساسة لهما بشكل خاص. 

الأكثر شيوعًا، تستند تلك العمليات الحسابية على الفرق الطبيعي: (أ-ب) / (أ + ب. (يمكن أن تكون المؤشرات الطيفية مفيدة بشكل أساسي لاكتشاف وتحليل ومراقبة تلك السمات المحددة ذات الأهمية. 

هناك مؤشرات طيفية لأي تطبيق يمكن تخيله تقريبًا، بدءًا من مؤشرات الغطاء النباتي فوق مؤشرات المناطق المحترقة إلى المؤشرات الجيولوجية أو (البشرية) المبنية. يتميز هذا الموقع على سبيل المثال بمجموعة كبيرة من المؤشرات الطيفية المختلفة، إلى جانب إرشادات حول كيفية حسابها لأجهزة استشعار مختلفة. 

تعد المؤشرات الطيفية أداة أساسية لعلماء الجيولوجيا، لأنها تتيح استخلاص المعلومات المهمة بسهولة من نطاقات الأقمار الصناعية. في الفصول التالية، سوف نلقي نظرة على اثنين من أهم المؤشرات الطيفية لعلماء الأرض: مؤشر الغطاء النباتي للاختلاف المعياري (NDVI) ونسبة الحرق الطبيعي (NBR).

 

 

فهرس الغطاء النباتي للاختلاف الطبيعي (NDVI):

 NDVI هو مؤشر نباتي يستخدم خصائص الانعكاس للنباتات الصحية لتمييز المناطق النباتية عن المناطق غير النباتية ، وكذلك تقدير مدى صحة الغطاء النباتي الحالي. يتم ذلك عن طريق حساب الاختلاف الطبيعي بين الأشعة تحت الحمراء القريبة والاشعة الأحمر، حيث تعكس النباتات الصحية بشكل كبير ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة، ولكنها تعكس الضوء الأحمر بالكاد

. NDVI = (NIR-Red) / (NIR + Red) 

 

النتيجة هي مجموعة من القيم من -1 إلى 1، مع وجود قيم إيجابية عالية تشير إلى وفرة الغطاء النباتي الصحي، والقيم حول الصفر منخفضة إلى لا شيء وقيم سلبية عالية على الأرجح المياه. 

 

ومع ذلك، فإن مؤشر NDVI عرضة للأخطاء عندما تكون كثافة الكتلة الحيوية عالية جدًا، كما هو الحال في الغابات الاستوائية، أو عندما يكون هناك تأثير كبير للتربة شديدة السطوع. للتعامل مع هذا، هناك العديد من الإصدارات المختلفة لمؤشرات الغطاء النباتي المتاحة، مثل مؤشر الغطاء النباتي المحسن (EVI) الذي يمكنه التعامل مع كثافات الكتلة الحيوية العالية أو فهرس الغطاء النباتي للتربة (SAVI) الذي يصحح التربة شديدة السطوع.

 

 

نسبة الحرق الطبيعية (NBR):

NBR هو مؤشر طيفي قادر على اكتشاف المناطق المحترقة وتسليط الضوء عليها.

إنه يعمل بنفس طريقة NDVI، إلا أنه يستخدم الفرق الطبيعي بين نطاقات الأشعة تحت الحمراء القريبة ونطاق الموجات القصيرة للأشعة تحت الحمراء.

 

NBR = (NIR-SWIR)/(NIR+SWIR)

والنتيجة مرة أخرى هي مجموعة من القيم من -1 إلى 1، مع قيم موجبة عالية تشير إلى الغطاء النباتي الصحي، والقيم حول الصفر من المناطق غير المحترقة والقيم السلبية المرتفعة إما الأرض المجردة أو المناطق المحروقة حديثًا.

 

يمكن أيضًا استخدام NBR لتقدير شدة الحرق لحدث ما.

يمكن تحقيق ذلك عن طريق حساب صورة الاختلاف، وهذا يعني طرح NBR-Image بعد حدث حريق من NBR-Image قبل حدث حريق.

والنتيجة هي صورة بقيم بكسل توضح الاختلاف في NBR، مما يسمح بتقدير شدة الحريق في مناطق معينة.