NDVI - Vegetationsgesundheit

NDVI - Vegetationsgesundheit

Überblick

Der Normalisierte Differenz-Vegetationsindex (NDVI) ist ein Spektralindex, der die Gesundheit und Dichte der Vegetation anhand von Sentinel-2-Satellitenbildern misst. Die Werte reichen von -1 bis +1, wobei höhere Werte eine gesündere, dichtere Vegetation anzeigen.

Der NDVI nutzt den Unterschied in der Reflexion zwischen Nahinfrarot (stark reflektiert von gesunder Vegetation) und Rot (absorbiert durch Chlorophyll). Er ist einer der am häufigsten verwendeten Fernerkundungsindikatoren zur Bewertung der Ökosystemgesundheit, von Landbedeckungsänderungen und des Vorhandenseins von Grünflächen über jeden vom Benutzer wählbaren Zeitraum.

Die Plattform zeigt den NDVI in drei komplementären Ansichten: ein Liniendiagramm mit monatlicher Variation, eine kreisförmige Messanzeige zum Vergleich des Standorts (ROI) mit einem Kontrollgebiet (CA) und Kartenebenen zur Darstellung der räumlichen Verteilung auf Pixelebene.

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Berechnungsmethodik

Der NDVI wird aus der ESA Sentinel-2 Level-2A-Oberflächenreflexion berechnet, unter Verwendung der standardmäßigen normalisierten Differenz der Nahinfrarot- und Rotbänder:

$$\text{NDVI} = \frac{NIR - RED}{NIR + RED}$$

wobei NIR = Band 8 (842 nm) und RED = Band 4 (665 nm), beide bei 10 m nativer Auflösung

Die Daten stammen aus der ESA Sentinel-2 SR Harmonized-Kollektion mit einer räumlichen Auflösung von 10 m, verfügbar ab April 2017. Wolken- und wassermaskierte Pixel werden vor der Berechnung des pixelweisen Mittelwerts über alle gültigen Beobachtungen im ausgewählten Zeitraum ausgeschlossen. Der Analysezeitraum ist vom Benutzer wählbar und nicht auf jährliche Frequenz beschränkt.

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Was Sie auf der Plattform sehen

Bewertung > Landnutzung > „NDVI - Vegetationsgesundheit" (Liniendiagramm)

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

Zweck: Zeigt, wie sich die Vegetationsgesundheit über die Monate entwickelt und saisonale Muster sowie Jahrestrends offenlegt.

Beschreibung: Die X-Achse zeigt Monate (Jan–Nov oder den gesamten ausgewählten Zeitraum). Die Y-Achse zeigt NDVI-Werte von -1 bis +1. Jeder monatliche Datenpunkt wird als farbiger Punkt dargestellt, dessen Farbe seinen NDVI-Wert anhand des 21-Farben-Vegetationsgradienten widerspiegelt (dunkelrot = niedrige/keine Vegetation; grün = dichte gesunde Vegetation). Die durchgezogene Linie verbindet alle Standortpunkte. Eine gestrichelte graue Linie zeigt die Werte des Kontrollgebiets (CA), wenn der CA-Schalter aktiv ist. Unter dem Diagramm werden drei Statistiken angezeigt: Min, Med (Median) und Max.

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

Legende: Die Punktfarbe folgt dem kontinuierlichen NDVI-Gradienten:

Interpretationsbeispiel:

Wenn das Diagramm einen Sommerhöchstwert von 0,72 (grüner Punkt) und ein Wintertief von 0,18 (orangefarbener Punkt) zeigt, weist der Standort eine starke saisonale Vegetationsdynamik auf, typisch für gemäßigtes Grasland oder Laubwald — hohe Photosyntheseaktivität im Sommer, Ruhephase im Winter.

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Bewertung > Landnutzung > „NDVI" (Gauge)

Gauge. Eine halbkreisförmige Doppelbogen-Messanzeige, die den jährlichen mittleren NDVI des Standorts (ROI) mit dem Kontrollgebiet (CA) vergleicht.

Zweck: In einem einzigen visuellen Vergleich zusammenzufassen, ob die Vegetationsgesundheit des Standorts besser oder schlechter ist als die des umgebenden Kontrollgebiets.

Beschreibung: Die Messanzeige zeigt zwei konzentrische Bögen: Der äußere Bogen stellt den mittleren NDVI des Standorts (ROI) dar und der innere Bogen den mittleren NDVI des Kontrollgebiets (CA). Beide Bögen sind gemäß der A–E-Qualitätsskala eingefärbt. In der Mitte werden der ROI-Wert und der CA-Wert angezeigt, plus ein Delta-Badge, das die Differenz (ROI − CA) zeigt. Ein positives Delta (grünes Badge) bedeutet, dass der Standort eine gesündere Vegetation als seine Umgebung hat; negativ (rotes Badge) bedeutet das Gegenteil.

0.62NDVI
-11

Berechnung: Der jährliche mittlere NDVI wird aus allen monatlichen pixelweisen Mittelwerten innerhalb des ausgewählten Zeitraums berechnet. Die Farbe des ROI-Bogens entspricht der zugewiesenen Qualitätsstufe basierend auf den Schwellenwerten.

Legende:

Interpretationsbeispiel:

Wenn die Messanzeige ROI = 0,62 (Stufe B) und CA = 0,45 (Stufe C) zeigt, hat der Standort eine dichtere und gesündere Vegetation als die umgebende Landschaft — ein positives ökologisches Signal, das darauf hinweist, dass der Standort eine größere Pflanzenbiomasse als sein regionaler Kontext unterstützt.

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

Assessment-Seitenleistenzeile. Eine einzelne Zeile im Landnutzungs-KPI-Panel innerhalb der Assessment-Seitenleiste, die die aktuelle NDVI-Stufe anzeigt.

Zweck: Eine schnelle A–E-Qualitätsbewertung für den NDVI als Teil der umfassenderen Landnutzungsbewertung zu geben.

Beschreibung: Die Zeile zeigt die KPI-Kategoriebezeichnung „NDVI", den aktuellsten numerischen Wert und ein farbiges Stufen-Badge (A–E). Ein Klick auf die Zeile navigiert zum vollständigen NDVI-Bereich.

Berechnung: Die Stufe wird anhand derselben Schwellenwerte wie bei der Messanzeige zugewiesen (A ≥ 0,8, B 0,5–0,8, C 0,2–0,5, D 0,1–0,2, E < 0,1).

Interpretationsbeispiel:

Wenn die Seitenleiste ein orangefarbenes „D"-Badge neben NDVI 0,15 zeigt, hat der Standort spärliche Vegetation — konsistent mit degradiertem Land, stark versiegelten Oberflächen oder geringdichtem Buschland.

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Karten > Landnutzung > „NDVI" (Kartenebene)

Kartenebene. Eine interaktive Satellitenkarten-Ebene, die NDVI-Werte auf Pixelebene über den Standort und die Umgebung anzeigt.

Zweck: Die räumliche Verteilung der Vegetationsgesundheit darzustellen und zu identifizieren, welche Teile des Standorts die produktivste (oder am wenigsten produktive) Vegetation aufweisen.

Beschreibung: Jedes Pixel ist gemäß seinem NDVI-Wert unter Verwendung des kontinuierlichen 21-Farben-Gradienten eingefärbt. Dunkelrote Pixel zeigen nackten Boden, Wasser oder sehr niedrige Vegetation an. Grüne Pixel zeigen dichte, gesunde Vegetation an. Das Standortgrenzpolygon wird überlagert. Benutzer können zwischen drei Unterebenen wechseln: Standard-NDVI (Einzelperiode), NDVI-Jahresrange (saisonaler Bereich für das Jahr) und NDVI-Range-Delta (Veränderung zwischen zwei Perioden).

NDVI-Skala
-1
+1
Nackter Boden / WasserDichte gesunde Vegetation

Berechnung: Die Kartenkachel wird aus dem pixelweisen Sentinel-2-Mittelwert-Komposit für den ausgewählten Zeitraum erzeugt. Der NDVI-Wert jedes Pixels wird einer Farbe aus dem 21-stufigen Gradienten zugeordnet (vmin = −1, vmax = +1).

Legende: Kontinuierlicher Gradient von ■ #4b0000 (NDVI = −1) bis ■ #008000 (NDVI = +1):

Interpretationsbeispiel:

Wenn die Karte ein überwiegend grünes Inneres mit dunkelroten Flecken entlang von Straßen und versiegelten Flächen zeigt, hat der Standort einen gesunden natürlichen Kern mit Fragmentierung durch versiegelte Oberflächen — ein häufiges Muster in städtischen Naturschutzgebieten.

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Karten > Landnutzung > „NDVI-Jahresrange" (Kartenebene)

Kartenebene. Eine Kartenebene, die den durchschnittlichen NDVI über einen vollständigen Jahresbereich zeigt, typischerweise vom vorherigen Herbst bis zum folgenden Sommer (konfigurierbar in den Standorteinstellungen).

Zweck: Den jährlichen Vegetationszyklus des Standorts darzustellen, anstatt nur eine Momentaufnahme, wodurch der Effekt kurzfristiger Anomalien reduziert wird.

Beschreibung: Gleicher Farbgradient wie die Standard-NDVI-Ebene. Der Rangezeitraum wird in den Ebenen-Generierungseinstellungen des Standorts definiert (Standard: Oktober des Vorjahres bis Juni des Folgejahres). Der Karten-Tooltip zeigt: „Durchschnittlicher NDVI im Zeitraum {Anfang} – {Ende}".

Berechnung: Alle wolkenfreien Sentinel-2-Bilder innerhalb des konfigurierten Range-Zeitraums werden zu einem pixelweisen Mittelwert zusammengesetzt.

Legende: Gleicher 21-Farben-Gradient wie die Standard-NDVI-Ebene (von ■ #4b0000 bis ■ #008000).

Interpretationsbeispiel:

Eine Jahresrange-Ebene, die NDVI 0,65 über den größten Teil des Standorts zeigt, bestätigt eine durchgehend gesunde Vegetation über die Jahreszeiten — ein robusterer Indikator als eine einzelne Sommerablesung.

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Karten > Landnutzung > „NDVI-Range-Delta zwischen Jahren" (Kartenebene)

Kartenebene. Eine Kartenebene, die den pixelweisen Unterschied im NDVI zwischen zwei Jahresrange-Kompositen zeigt und Vegetationsveränderungen über die Zeit anzeigt.

Zweck: Zu identifizieren, wo sich die Vegetation zwischen zwei vergleichbaren Perioden verbessert hat, verschlechtert hat oder stabil geblieben ist.

Beschreibung: Pixel werden mit einem divergierenden 11-Farben-Gradienten eingefärbt: Rottöne zeigen Vegetationsverlust an, Gelb/Neutral zeigt keine Veränderung an, Grüntöne zeigen Vegetationsgewinn an. Der Tooltip zeigt: „Differenz zwischen durchschnittlichem NDVI in den Zeiträumen {x1}–{y1} und {x2}–{y2}".

Berechnung: Das Delta wird pixelweise berechnet als (NDVI der Endperiode) − (NDVI der Anfangsperiode). Das Ergebnis reicht ungefähr von −0,25 bis +0,25.

Legende: Divergierender Gradient von ■ #8B0000 (starker Vegetationsverlust) über ■ #FFFF00 (keine Veränderung) bis ■ #008000 (starker Vegetationsgewinn).

Interpretationsbeispiel:

Wenn auf der Delta-Ebene ein großer grüner Bereich erscheint, wo im Vorjahr nackter Boden sichtbar war, hat der Standort eine signifikante Wiederaufforstung oder Graslanderholung erfahren — eine positive Veränderung, die in den Folgejahren weiter beobachtet werden sollte.

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