NDMI - Vegetationsfeuchte

NDMI – Vegetationsfeuchtigkeit

Überblick

Der Normalized Difference Moisture Index (NDMI) ist ein spektraler Index, der aus Sentinel-2-Satellitenbildern abgeleitet wird und den Wassergehalt im Vegetationskronendach misst. Die Werte reichen von −1 bis +1, wobei höhere Werte auf eine größere Blattfeuchtigkeit und günstige Wasserbedingungen hinweisen, während niedrige oder negative Werte Wasserstress oder das Fehlen von Vegetation signalisieren.

Der NDMI nutzt die Empfindlichkeit des SWIR-Bandes (Kurzwellen-Infrarot, ~1610 nm) gegenüber Flüssigwasser in Blattgeweben: Wasser absorbiert stark bei 1610 nm, während NIR (~842 nm) hauptsächlich durch die Zellstruktur der Blätter beeinflusst wird. Das Verhältnis zwischen den beiden Bändern isoliert das Wassersignal von der strukturellen Antwort der Vegetation (Gao, 1996).

Die Plattform zeigt den NDMI in drei komplementären Ansichten: einem Liniendiagramm mit der monatlichen Variation der Blattfeuchtigkeit, einer Kreisanzeige zum Vergleich des Standorts (ROI) mit dem Kontrollgebiet (CA) und Kartenebenen, die die räumliche Verteilung der Feuchtigkeit auf Pixelebene zeigen — in den Modi Standard, Jahresbereich und Inter-Perioden-Delta.

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Berechnungsmethodik

Der NDMI wird aus ESA Sentinel-2 Level-2A-Oberflächenreflexionsbildern (native Auflösung 10–20 m) berechnet:

$$\text{NDMI} = \frac{NIR - SWIR}{NIR + SWIR}$$

wobei NIR = Band 8 (842 nm, 10 m) und SWIR = Band 11 (1610 nm, 20 m)

Für jeden Beobachtungszeitraum werden alle wolkenfreien Sentinel-2-Bilder zu einem pixelweisen Median zusammengesetzt. Die resultierenden NDMI-Werte werden räumlich aggregiert (Minimum, Maximum, Mittelwert) über das Standortpolygon (ROI) und das Kontrollgebiet (CA). Die Daten stammen aus dem ESA Sentinel-2 L2A-Archiv (Copernicus) mit einer Auflösung von 10 m (Band 8), verfügbar ab März 2017.

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Was Sie auf der Plattform sehen

Bewertung > Landnutzung > „NDMI – Vegetationsfeuchtigkeit" (Liniendiagramm)

Liniendiagramm. Ein monatliches Zeitreihendiagramm, das NDMI-Werte für den Standort (ROI) und optional das Kontrollgebiet (CA) darstellt.

Zweck: Zeigt, wie sich die Vegetationsfeuchtigkeit über die Monate entwickelt, und enthüllt saisonale Muster von Wasserstress und günstigen Feuchtigkeitsperioden.

Beschreibung: Die X-Achse zeigt Monate (Jan–Nov oder den vollständigen ausgewählten Zeitraum). Die Y-Achse reicht von −1 bis +1 mit Schrittintervallen von 0,25. Jeder monatliche Datenpunkt wird als farbiger Punkt dargestellt, dessen Farbe seinen NDMI-Wert anhand des 11-Farben-Feuchtigkeitsgradienten widerspiegelt (Dunkelrot = schwerer Wasserstress; Dunkelgrün = hohe Feuchtigkeit). Die durchgezogene Linie verbindet alle Standortpunkte. Eine gestrichelte graue Linie zeigt das Kontrollgebiet (CA), wenn der CA-Schalter aktiv ist. Unter dem Diagramm werden drei Statistiken angezeigt: Min, Med (Mittelwert) und Max der monatlichen Werte über den Zeitraum.

Berechnung: Für jeden Monat werden alle wolkenfreien Sentinel-2-Pixel innerhalb des Standortpolygons mit der NDMI-Formel verarbeitet. Der resultierende pixelweise Mittelwert wird räumlich aggregiert, um die monatlichen ROI- und CA-Werte im Diagramm zu erzeugen.

Legende: Die Punktfarbe folgt dem kontinuierlichen NDMI-Gradienten:

Interpretationsbeispiel:

Wenn das Diagramm einen sommerlichen Rückgang auf −0,15 (gold/heller Punkt) und einen Frühlingsgipfel von 0,45 (dunkelgrüner Punkt) zeigt, erlebt der Standort mäßigen saisonalen Feuchtigkeitsstress, typisch für gemäßigte Vegetation mit Sommertrockenheit — ein Muster, das auf ein erhöhtes Waldbrandrisiko in trockenen Monaten hinweisen kann.

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Bewertung > Landnutzung > „NDMI" (Gauge)

Gauge. Eine halbkreisförmige Doppelanzeige, die den jährlichen mittleren NDMI des Standorts (ROI) mit dem Kontrollgebiet (CA) vergleicht.

Zweck: In einer einzigen Visualisierung zusammenfassen, ob die Vegetationsfeuchtigkeit des Standorts besser oder schlechter ist als die der umgebenden Landschaft.

Beschreibung: Die Anzeige zeigt zwei konzentrische Bögen: Der äußere Bogen stellt den mittleren NDMI des Standorts (ROI) dar, der innere Bogen den mittleren NDMI des Kontrollgebiets (CA). Beide Bögen sind nach der A–E-Qualitätsskala eingefärbt. In der Mitte werden der ROI-Wert und der CA-Wert angezeigt, dazu ein Delta-Badge mit der Differenz (ROI − CA). Ein positives Delta (grünes Badge) bedeutet bessere Feuchtigkeitsbedingungen am Standort; ein negatives Delta (rotes Badge) das Gegenteil.

0.35NDMI
-11

Berechnung: Der jährliche mittlere NDMI wird aus allen monatlichen pixelweisen Kompositen im ausgewählten Zeitraum berechnet. Die Qualitätsstufe wird anhand der folgenden Schwellenwerte zugewiesen:

Legende:

Interpretationsbeispiel:

Wenn die Anzeige ROI = 0,35 (Stufe B) und CA = 0,12 (Stufe C) zeigt, erhält der Standort bessere Feuchtigkeitsbedingungen als die umgebende Landschaft — ein positives ökologisches Signal, das darauf hindeutet, dass der Standort gesündere, weniger gestresste Vegetation als der regionale Kontext unterstützt.

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Bewertung > Landnutzung > „NDMI" (Assessment-Seitenleistenzeile)

Assessment-Seitenleistenzeile. Eine einzelne Zeile im Landnutzungs-KPI-Bereich innerhalb der Assessment-Seitenleiste, die die aktuelle NDMI-Bewertung zeigt.

Zweck: Eine schnelle A–E-Qualitätsbewertung für NDMI als Teil der breiteren Landnutzungsbewertung zusammen mit anderen Vegetationsindizes bereitzustellen.

Beschreibung: Die Zeile zeigt die Bezeichnung „NDMI", den neuesten numerischen Wert und ein farbiges Qualitäts-Badge (A–E). Ein Klick auf die Zeile navigiert zum vollständigen NDMI-Abschnitt.

Berechnung: Der neueste Wert aus der Zeitreihe (ROI-Daten) wird extrahiert und mit denselben Schwellenwerten wie die Anzeige bewertet (E unter −0,3, D von −0,3 bis 0, C von 0 bis 0,2, B von 0,2 bis 0,4, A von 0,4 bis 1).

Interpretationsbeispiel:

Wenn die Seitenleiste ein oranges „D"-Badge neben NDMI 0,05 zeigt, erlebt die Vegetation des Standorts Wasserdefizitbedingungen — konsistent mit sommerlichem Trockenstress oder niedrigdichter Vegetation auf trockenen Substraten.

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Karten > Landnutzung > „NDMI" (Kartenebene)

Kartenebene. Eine interaktive Satellitenkartenebene, die NDMI-Werte auf Pixelebene über den Standort und seine Umgebung anzeigt.

Zweck: Die räumliche Verteilung der Vegetationsfeuchtigkeit zeigen und identifizieren, welche Teile des Standorts am stärksten und am wenigsten hydriert sind.

Beschreibung: Jedes Pixel ist entsprechend seinem NDMI-Wert mit dem kontinuierlichen 11-Farben-Feuchtigkeitsgradienten eingefärbt. Dunkelrote Pixel zeigen stark gestresste oder vegetationslose Bereiche an. Dunkelgrüne Pixel zeigen dichte, gut hydrierte Vegetation an. Das Standortgrenzpolygon ist überlagert. Nutzer können über den Generierungsmodus-Selektor zwischen drei Unterebenen wechseln: Standard-NDMI (Einzelperiode), NDMI-Bereich (Jahresmittel) und NDMI-Delta (Veränderung zwischen zwei Perioden). Eine Farbbalkenlegende mit Min/Max-Beschriftungen wird im Ebenenpanel angezeigt.

Berechnung: Die Kartenkachel wird aus dem Sentinel-2 pixelweisen Mediankompositum für den ausgewählten Zeitraum generiert. Der NDMI-Wert jedes Pixels wird einer Farbe aus dem 11-Stufen-Gradienten zugeordnet (vmin = −1, vmax = +1).

NDMI-Skala
-1
+1
Schwerer WasserstressSehr hohe Feuchtigkeit

Legende: Kontinuierlicher Gradient von ■ #8B0000 (NDMI = −1, extremer Stress) bis ■ #004d00 (NDMI = +1, sehr hohe Feuchtigkeit):

Interpretationsbeispiel:

Wenn die Karte ein dunkelgrünes Inneres (NDMI 0,45–0,60) mit goldenen Flecken an Waldsäumen zeigt, hat der Standort einen gut hydrierten Waldkern, umgeben von Übergangsvegetation, die stärker dem Feuchtigkeitsstress ausgesetzt ist — ein Muster, das typisch für beschatteten Auenwald neben offenem Gebüsch ist.

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Karten > Landnutzung > „NDMI (Bereich)" (Kartenebene)

Kartenebene. Eine Kartenebene, die den mittleren NDMI über einen konfigurierbaren Jahreszeitraum zeigt und eine stabilere Ansicht der Feuchtigkeitsbedingungen als eine Einzelmonatsaufnahme bietet.

Zweck: Den Feuchtigkeitszustand des Standorts über ein erweitertes Zeitfenster darstellen und den Einfluss kurzfristiger Wetterereignisse und Wolkenabdeckungslücken reduzieren.

Beschreibung: Gleicher 11-Farben-Gradient wie die Standard-NDMI-Ebene. Das Zeitfenster wird in den Standorteinstellungen definiert und der Karten-Tooltip zeigt den durchschnittlichen NDMI im ausgewählten Zeitraum. Die Ebene erfasst saisonale Feuchtigkeitsvariationen, wenn ein vollständiges Jahresfenster verwendet wird.

Berechnung: Alle wolkenfreien Sentinel-2-Bilder im konfigurierten Zeitraum werden zu einem pixelweisen mittleren NDMI zusammengesetzt. Die pro Bild angewendete Formel ist die Standard-NDMI-Formel; das Kompositum verwendet den Median über alle gültigen Szenen.

Legende: Gleicher kontinuierlicher 11-Farben-Gradient wie die Standard-NDMI-Ebene (■ #8B0000 bis ■ #004d00).

Interpretationsbeispiel:

Eine Jahresbereichsebene, die einen mittleren NDMI von 0,30 über den größten Teil des Standorts zeigt, weist auf konstant gute Blattfeuchtigkeit über das gesamte Jahr hin — ein robusteres Signal als eine einzelne Sommerablesung, die einen besonders trockenen oder feuchten Monat widerspiegeln könnte.

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Karten > Landnutzung > „NDMI (Delta)" (Kartenebene)

Kartenebene. Eine Kartenebene, die die pixelweise Differenz des mittleren NDMI zwischen zwei Jahreszeiträumen zeigt und angibt, ob die Vegetationsfeuchtigkeit zugenommen, abgenommen oder sich stabilisiert hat.

Zweck: Identifizieren, wo sich die Feuchtigkeitsbedingungen zwischen zwei vergleichbaren Perioden verbessert oder verschlechtert haben, zur Unterstützung von Trendüberwachung und Risikobewertung.

Beschreibung: Die Pixel sind mit einem divergierenden 9-Farben-Gradienten eingefärbt: Rottöne zeigen eine Abnahme der Feuchtigkeit (erhöhter Stress) an, Cremeweiß zeigt keine Veränderung an, und Grüntöne zeigen eine Zunahme der Feuchtigkeit an.

Berechnung: Das Delta wird pixelweise berechnet als: Mittlerer NDMI (Periode 2) − Mittlerer NDMI (Periode 1). Positive Werte zeigen verbesserte Feuchtigkeitsbedingungen an; negative Werte zeigen eine Verschlechterung an.

Legende: Divergierender Gradient von ■ #8B0000 (starke Feuchtigkeitsabnahme) über ■ #FFFAF0 (keine Veränderung) bis ■ #006400 (starke Feuchtigkeitszunahme):

Interpretationsbeispiel:

Wenn auf der Delta-Ebene ein großer grüner Fleck über einem Gebiet erscheint, das im Vorjahr Trockenstress zeigte, hat sich der Standort vom Wasserdefizit erholt — möglicherweise aufgrund feuchterer Witterung, wiederhergestellter Vegetation oder geänderter Landbewirtschaftung.

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