NDVI-Bänder erklärt: Rot, NIR & Sentinel-2 Wellenlängen
Die zwei Bänder hinter jeder NDVI-Karte
NDVI wird aus genau zwei Lichtbändern gebildet: Rot und Nahinfrarot (NIR). Das ist alles. Die gesamte “Pflanzengesundheits”-Zahl, auf die sich die Welt verlässt, ergibt sich aus der Messung, wie viel dieser beiden Wellenlängen Ihr Feld reflektiert, und der Umwandlung der Differenz zwischen ihnen in einen einzigen Wert.
NDVI = (NIR − Rot) / (NIR + Rot)| Band | Wellenlänge | Sentinel-2 Band | Funktion |
|---|---|---|---|
| Rot | ~0.665 µm (665 nm) | Band 4 | Stark von Chlorophyll absorbiert |
| Nahinfrarot (NIR) | ~0.842 µm (842 nm) | Band 8 | Stark von gesunder Blattstruktur reflektiert |
Beide Sentinel-2 Bänder 4 und 8 werden mit einer 10 m Auflösung erfasst, weshalb NDVI-Karten feine Felddetails zeigen.
Warum Rot und NIR?
Es hängt davon ab, wie Blätter mit Licht interagieren:
- Chlorophyll absorbiert rotes Licht, um die Photosynthese anzutreiben. Ein gesundes, belaubtes Blätterdach nimmt fast das gesamte einfallende Rot auf – es reflektiert also sehr wenig. Die Rot-Reflexion bleibt niedrig.
- Die Blattzellstruktur streut Nahinfrarotlicht. Das schwammige Mesophyll eines gesunden Blattes wirkt wie ein Spiegel für NIR und reflektiert es stark zum Satelliten zurück. Die NIR-Reflexion bleibt hoch.
Ein gesundes Blätterdach zeigt daher eine große Lücke zwischen niedrigem Rot und hohem NIR. Wenn die Vegetation gestresst, dünn oder abgestorben ist, sinkt der Chlorophyllgehalt (die Rot-Reflexion steigt) und die Blattstruktur verschlechtert sich (die NIR-Reflexion fällt) – die Lücke schrumpft. NDVI misst die Größe dieser Lücke.
Nackter Boden hingegen reflektiert Rot und NIR ungefähr gleich stark – sein NDVI liegt also nahe Null. Wasser absorbiert beides und liefert einen negativen NDVI. Dies ist die Physik, die es einem einfachen Verhältnis ermöglicht, Feld, Boden und Wasser zu unterscheiden.
Die NDVI-Formel, Schritt für Schritt
Das Verhältnis ist normalisiert, was bedeutet, dass es durch die Summe der beiden Bänder geteilt wird:
- (NIR − Rot) — die Reflexionslücke. Groß bei gesunder Vegetation, klein bei Boden, negativ bei Wasser.
- (NIR + Rot) — die Gesamtleuchtdichte. Das Teilen durch diesen Wert hebt die Rohbeleuchtung auf, sodass NDVI dasselbe bedeutet, egal ob die Szene an einem hellen Mittag oder einem diesigen Nachmittag aufgenommen wurde.
Das Ergebnis liegt immer zwischen −1 und +1. Da die Formel ein reines Verhältnis ist, korrigiert sie sich selbst für die Helligkeit – das ist der Hauptgrund, warum NDVI über Daten und Standorte hinweg vergleichbar ist.
Sentinel-2 vs. Landsat-Bänder
NDVI kann von jedem Satelliten berechnet werden, der ein rotes und ein NIR-Band besitzt. Die häufigsten Quellen für die Landwirtschaft:
| Satellit | Rot-Band | NIR-Band | Auflösung | Wiederholrate |
|---|---|---|---|---|
| Sentinel-2 | Band 4 (665 nm) | Band 8 (842 nm) | 10 m | 5 Tage |
| Landsat 8/9 | Band 4 (654 nm) | Band 5 (865 nm) | 30 m | 16 Tage |
Sentinel-2 ist das Arbeitspferd für die Anbaukulturüberwachung – feinere Auflösung und häufigere Wiederholrate. Die geringfügigen Wellenlängenunterschiede zwischen den Satelliten bedeuten, dass die NDVI-Werte über die Sensoren hinweg ähnlich, aber nicht perfekt identisch sind; vergleichen Sie Gleiches mit Gleichem.
Was die anderen Bänder tun
Die Red-Edge-, SWIR- und Blau-Bänder treiben die anderen Indizes an, die NDVI ergänzen:
- Red-Edge (Band 5, ~705 nm) → NDRE. Dringt in das Blatt ein, um Chlorophyll und Stickstoff zu messen.
- SWIR1 (Band 11, ~1.6 µm) → NDMI. Wird von Blattwasser absorbiert und verfolgt so die Feuchtigkeit.
- Blau (Band 2) → EVI. Korrigiert NDVI für atmosphärischen Dunst.
- Kurzwellenbänder → NBR. Kartierung der Brandintensität.
Die beiden NDVI-Bänder beantworten die Frage “Ist es grün und dicht?”. Die anderen Bänder beantworten Fragen, die NDVI nicht beantworten kann – Stickstoff, Wasser, Brand. Zusammen decken sie das Feld ab.
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Häufig gestellte Fragen
Welche Wellenlängen verwendet NDVI?
NDVI verwendet zwei Wellenlängen: rotes Licht bei etwa 665 nm und Nahinfrarot bei etwa 842 nm. Auf Sentinel-2 sind dies Band 4 und Band 8. Der Index misst die Lücke zwischen der Menge an Rot, die das Blätterdach absorbiert, und der Menge an NIR, die es reflektiert.
Warum verwendet NDVI Nahinfrarot und nicht nur sichtbares Licht?
Weil Nahinfrarot der Bereich ist, in dem sich gesunde Blätter offenbaren. Chlorophyll absorbiert Rot (sichtbar), aber die innere Zellstruktur eines Blattes streut Nahinfrarot stark – und diese NIR-Reflexion ist für das Auge unsichtbar. Ein Feld kann für eine Person gleichmäßig grün aussehen, aber einem Satelliten deutliche NIR-Variationen zeigen, weshalb NDVI Stress erkennt, den das Auge übersieht.
Was ist die NDVI-Formel und wie wird sie normalisiert?
NDVI = (NIR − Rot) / (NIR + Rot). Der Zähler ist die Reflexionslücke; der Nenner ist die Gesamtleuchtdichte. Das Teilen durch die Summe normalisiert das Ergebnis und hebt die Szenenhelligkeit auf, sodass der Wert über verschiedene Bilder, Daten und Lichtverhältnisse hinweg vergleichbar ist. Die Ausgabe liegt immer zwischen −1 und +1.
Welche Sentinel-2-Bänder verwendet NDVI und mit welcher Auflösung?
NDVI verwendet Sentinel-2 Band 4 (Rot, 665 nm) und Band 8 (Nahinfrarot, 842 nm), beide mit einer Auflösung von 10 m erfasst. Aus diesem Grund zeigen NDVI-Karten feine Details auf Feldebene. Einige andere Indizes wie NDMI verwenden Band 11 (SWIR), das nur eine Auflösung von 20 m hat.