Principe

Wat gewassensoren in feite doen is het meten van golfaspecten van het licht. Het zichtbare spectrum van licht heeft een golflengte tussen 380 nm en 780 nm . De verschillende golflengten worden door het oog gezien als verschillende kleuren: rood voor de langste golflengte en violet voor de kortste. De grootste gevoeligheid van het menselijk oog ligt bij circa 550 nm (geelgroen) bij daglicht en bij 500 nm (blauwgroen) bij nacht.

figuur 1

Rood: 650 - 780 nm
Oranje: 585 - 650 nm
Geel: 575 - 585 nm
Groen: 490 - 575 nm
Blauw: 420 - 490 nm
Violet: 380 - 420 nm

Bij golflengtes boven de 780 nm spreekt men van infrarood licht (IR), bij golflengtes onder de 380 nm van ultraviolet licht (UV). Beide zijn niet door de mens waarneembaar. Sommige dieren kunnen licht(straling) zien die de mens niet met het oog kan waarnemen.

Gewasreflectiesensoren meten delen van het zichtbare spectrum (in ieder geval altijd rood) en delen van het nabij infrarood spectrum. Groen licht: wordt sterk gereflecteerd door bladgroen. Die sterke reflectie is de reden dat planten groen zijn. Hoewel de reflectie van infrarood vele malen hoger is zien wij planten toch als groen. Dat komt omdat infrarood buiten het zichtbare licht spectrum valt (figuur 1). Blauw en rood licht: Wordt grotendeels geabsorbeerd door bladgroen en de energie wordt gebruikt voor fotosynthese.' (Schans et al, 2011)

Figuur 2 geeft een overzicht van de verschillende frequenties (kleuren) en wat er in een plant mee gebeurt. Nabij infrarood staat niet in het overzicht maar zegt dus iets over de hoeveelheid gewas die er op een bepaalde plek in het perceel staat (hoe meer reflectie, hoe meer gewas). Groen, blauw en rood licht zegt iets over de reflectie van de bovenste bladlagen. De reflectie van groen, rood en blauw is in verhouding tot de reflectie van nabij infrarood vrij stabiel. (Schans et al, 2011)

figuur 2

Wanneer licht op een blad valt en terugkaatst, treedt reflectie op. Kenmerkend voor groen plantmateriaal is de verhoogde reflectie in het groene spectrum (0.54 µm). Daarom zien mensen planten als groen. Gezond plantmateriaal laat een zwaar ‘reflectiedal’ zien in het rode spectrum (0.7 µm). In het nabij-infrarode spectrum (0.8 µm) neemt de reflectie enorm toe tot 80% van het ingevallen licht. Dit wordt veroorzaakt door transitie (overgang) van lucht tussen de celkernen. Dit is kenmerkend voor gezond plantmateriaal (Figuur 3).

Aangetast plantmateriaal (Figuur 3) laat een vlakker verloop van de bovenstaande lijn zien. Daarnaast is de reflectie in de rode spectrum vele malen hoger dan bij gezond plantmateriaal. Met dit specifieke verloop van reflectieverhoudingen is dus aangetast plantmateriaal te onderscheiden van gezond plantmateriaal.’ (Schans et al, 2011)

Met gewassensoren wordt vaak de de ‘groenheid’ en de biomassa van een gewas/vegetatie. Een belangrijke index is de Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). De index wordt bepaald door het rode licht van het infrarode licht van elkaar af te trekken en te delen door de som van het rode en het infrarode licht.(Kikkert 2009)

De formule wordt in figuur 4 uitgebeeld met voorbeeld data. De uitkomst van deze formule ligt altijd tussen 0 en 1. Bij een 0 waarde is er geen vegetatie aanwezig en bij een waarde van 1 is de hele oppervlakte met vegetatie bedekt en bestaat het gewas uit meerdere bladlagen

In het voorbeeld van figuur 4:

NDVI = (48-9)/(48+9) = 0,72 (groen gewas)
NDVI = (31-29)/(31+29) = 0,03 (afstervend gewas)

Naast NDVI zijn er nog een aantal indices, klik hier voor het overzicht.