正規化植生指標 (NDVI) は、植生の有無・活性度を表す標準化された指数 (相対バイオマス) です。この指標は、マルチスペクトル ラスター データセットの 2 つのバンドの特性のコントラストを活用しています。具体的には、赤のバンドにおけるクロロフィル色素の吸収と、近赤外 (NIR) バンドにおける植物の細胞構造による高い反射特性を利用しています。
モニタリングと予測、火災危険ゾーンの予測支援や砂漠化の把握などに頻繁に使用されます。また、NDVI は、日照条件、地表面の傾斜角度、傾斜方向やその他の外的要素の影響を補正できる点から、世界規模の植生モニタリングに適しています (Lillesand 2004)。
植物が持つ太陽放射エネルギーのスペクトル反射特性を利用し、赤色のバンドと近赤外 (NIR) バンドの反射量の差分から植物の成長密度や活性度をモニターリングできます。緑色の葉は、一般に、目に見える波長領域よりも近赤外の波長領域でよく反射します。植物が水分の欠乏によるストレスや病気、枯死しているような場合、植物の黄色の色合いが強くなり、近赤外領域の反射が著しく減少します。雲、水、雪は、近赤外の領域よりも可視領域での反射が大きくなります。岩や (むき出しの) 地表面では反射の差はゼロに近くなります。NDVI 処理では、主に植生の活性度を表すシングルバンド データセットが作成されます。負の値は、雲、水、雪を表し、ゼロに近い値は岩や地表面を表します。
提案されているデフォルトの NDVI 計算式は以下のとおりです。
NDVI = ((IR - R)/(IR + R))- IR = 赤外バンドのピクセル値
- R = 赤色のバンドのピクセル値
この指数は -1.0 ～ 1.0 の間の値を出力し、主に緑を表します。負の値は主に雲、水、雪から生成され、ゼロに近い値は主に岩や地表から生成されます。NDVI の値が非常に低い (0.1 以下) 場合、岩、砂、または雪に覆われた不毛地帯を表しています。中程度の値 (0.2 ～ 0.3) は低木や草原を表し、高い値 (0.6 ～ 0.8) は温帯林および熱帯雨林を示しています。
ArcGIS で使用しているNDVIの計算式は以下のとおりです。
NDVI = ((IR - R)/(IR + R)) * 100 + 100この式の結果は 0 ～ 200 の範囲の値になり、符号なし 8 ビット データの構造に適合します。これは、特定のカラー ランプまたはカラーマップで簡単にレンダリングできます。
特定のピクセル値 (-1.0 ～ 1.0) が必要な場合、[バンド算術 (Band Arithmetic)] 関数を使用し、NDVI 手法を選択します。
[画像解析] ウィンドウで [関数の追加] ボタン 
を使用して NDVI を適用する場合、[画像解析オプション] ダイアログ ボックスを開き、[NDVI] タブをクリックしてから、[NDVI 値を出力] をオンにします。このタブには、[波長情報を使用] オプションもあります。これは、波長情報がデータセット内にある場合に、使用すべき正しいバンドを特定しようとします。波長情報がない場合、バンド番号が使用されます。
以下に、Landsat 7、4、3 バンドの組み合わせの例 (左) と、同じ領域の農業活動を強調表示するカラーマップを使用した NDVI の例 (右) を示します。
この関数に対する入力は次のとおりです。
- 入力ラスター
- 可視バンド ID
- 赤外バンド ID
NDVI カラー ランプを使用して表示するには、[カラーマップ (Colormap)] 関数を使用します。