Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback

Effectiveness evaluation of a modified EVI-S index in monitoring system of ve­ ge­tation cover

Effectiveness evaluation of a modified EVI-S index in monitoring system of ve­ ge­tation cover

Abstract

Remote sensing methods are essential for environmental monitoring and assessment. They provide objective data on vegetation cover, enabling the de­tection of changes and evaluation of ecological processes. In Ukraine, located in a temperate climate zone, favorable conditions support vegetation growth and agricultural activities. However, the agricultural sector faces significant environmental challenges, such as climate change, soil degradation, and erosion. Monitoring these processes is crucial for sustainable land use and resource management. To assess changes in vegetation cover and their environmental impact, satellite remote sensing and spectral indices are commonly applied. Widely used indices include the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Soil-Adjusted Vegetation Index (SAVI), Enhanced Vegetation Index (EVI), and their modifications. These indices, however, have limitations, including sensitivity to soil background, atmospheric interferen­ce, and saturation at high vegetation densities. To address these limitations, a new index called EVI-S (Enhanced Vegetation Index — Soil Adjusted) has been proposed. It combines the strengths of SAVI and EVI2 while minimizing atmospheric interference. The primary goal is to develop and validate this new index to enhance ecological monitoring. The study area is the Feodosiivska territorial community in Kyiv region, which includes natural ecosystems and agri­cultural lands. The landscape is predominantly flat, typical of the forest-steppe zone. Sentinel-2 satel­lite images, processed using QGIS with the SCP plugin, provided data for calculating NDVI, EVI, EVI2, SAVI, and EVI-S indices. Results indicate that the EVI-S index shows higher maximum and average values compared to conventional indices, suggesting improved sensitivity to dense vegetation. Correlation analysis demonstrated that while traditional indices (EVI, EVI2, SAVI) show strong mutual correlation, NDVI displays slightly lower correlation due to satu­ration issues. Notably, EVI-S exhibits a high correla­tion with NDVI, indicating retained similarity despite improved formulation. EVI-S is particularly effec­tive in analyzing urban and mixed landscapes, where conventional indices may underestimate vegetation presence. Its wider dynamic range and increased sensitivity make it useful for monitoring vegetation growth and biomass, especially in forests and agri­cultural areas. Further studies are needed to assess its application in urban environments, where hetero­ geneous vegetation cover may impact accuracy. The findings demonstrate that EVI-S can complement traditional indices, offering enhanced sensitivity in contexts where accurate vegetation density analysis is necessary. Its practical application is promising for crop monitoring during growth periods and for evaluating dense forest areas.

Дослідження присвячено вивченню ефективності спектральних вегетаційних індексів, що найчастіше використовуються у методах дистанційного зондування Землі, зокрема NDVI, EVI, EVI2, SAVI та запропоновано модифікований індекс EVI-S (EVI-SAVI Hybrid). Метою роботи був аналіз їх можливостей щодо точності оцінки стану та щільності рослинного покриву, чутливості індексів до ґрунту й густої рослинності. Також запропоновано й випробувано новий модифікований індекс EVI-S, який є модифікацію EVI та SAVI, на різних типах ландшафтів. Об’єктом дослідження стала Феодосіївська громада Київської обл., що поєднує природні лісові екосистеми, водойми, сільськогосподарські угіддя та урбанізовані зони. Для отримання даних використано супутникові знімки Sentinel-2 (L2A) з атмосферною корекцією за літній період із нульовою хмарністю. Попередня обробка передбачала геометричну корекцію, обрізку зображень та перетворення їх до єдиної проєкції. Подальший розрахунок індексів здійснено у середовищі QGIS за допомогою калькулятора растрів Semi-Automatic Classification Plugin. Було оцінено мінімальні, максимальні, середні й медіанні значення кожного індексу, а також проведено зональну статистику для різних типів територій (ліс, поле та забудова). Отримані результати загалом показали високу кореляцію між усіма індексами, що вказує на їх подібну чутливість до фотосинтетично активної рослинності та принцип роботи. Зауважено, що EVI-S продемонстрував дещо відмінний характер розподілу значень, що свідчить про розширені можливості в оцінці густоти вегетації та фаз її розвитку. Особливо чітко ця різниця виявилася у густих лісових масивах і на сільськогосподарських ділянках із високим рівнем біомаси, де EVI-S був значно вищим за показники інших індексів. Індекс EVI-S може істотно доповнити існуючий набір вегетаційних індексів, надаючи більш точну інформацію про стан і динаміку розвитку рослинності в умовах різноманітних ландшафтних середовищ. Результати дослідження формують основу для подальших розробок у сфері екологічного моніторингу та раціонального використання природних ресурсів.

Keywords

опустелювання, насичення індексів, condition of ve­getation, стан рослинності, дистанційне зондування Землі, Remote sensing, desertification, index saturation, супутникові знімки, satellite images

  • BIP!
    Impact byBIP!
    selected citations
    These citations are derived from selected sources.
    This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    0
    popularity
    This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
    Average
    influence
    This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    Average
    impulse
    This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
    Average
Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback
selected citations
These citations are derived from selected sources.
This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Citations provided by BIP!
popularity
This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
BIP!Popularity provided by BIP!
influence
This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Influence provided by BIP!
impulse
This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
BIP!Impulse provided by BIP!
0
Average
Average
Average
gold