Introducción
Hoy día la geomática con sus técnicas de levantamiento de información y modelaje 3D (sensores remotos, fotogrametría y escaneo láser) está siendo usada en diversos campos con mucho éxito. El levantamiento de cultivos y la agricultura de precisión son una de sus aplicaciones emergentes más notables.
Definición de Agricultura de Precisión
La agricultura de precisión puede ser definida como "una estrategia de manejo agrícola que usa la tecnología de información digital para obtener datos de múltiples fuentes que proveen conocimiento para la toma de decisiones en la producción primaria de alimentos".
La oportunidad de ver el campo desde el cielo (usando satélites y/o dispositivos aéreos) ofrecen la posibilidad de estudiar los cultivos desde un punto de vista no tradicional y la capacidad de detectar comportamientos que son difíciles de observar desde tierra.
Los datos tomados con imágenes multi-espectrales nos permiten realizar diversas observaciones cualitativas y cuantitativas que son muy útiles para el monitoreo de diferentes fenómenos y desarrollos fenológicos, así como de observar la reacción al aplicar algún controlador, fertilizante o labor agrícola.
El seguimiento de cultivos con el uso de imágenes multi-espectrales puede ser muy eficaz para describir lo que está ocurriendo en el campo y evitar los costes de algunas inspecciones de campo.
AgroCognitive
En AgroCognitive proveemos un conjunto de imágenes e indicadores de vegetación ya procesados para que el productor pueda, con la ayuda de nuestra tecnología de teledetección, interpretar el desarrollo fenológico e identificar afectaciones.
Tipos de Imágenes e Índices
Tipos de imágenes e índices que somos capaces de entregar en nuestro servicio estándar
Índice NDVI
Verdor, densidad y salud de la vegetación
Índice GNDVI
Actividad fotosintética avanzada
Índice MSAVI2
Ajustado al suelo modificado
Índice NDWI
Estado hídrico del cultivo
Índice NDVI
El NDVI (Normalized Difference Vegetation Index, por sus siglas en inglés) o índice de verde, es un indicador que señala el verdor, densidad y salud de la vegetación en cada píxel de una imagen espectral. Ha sido uno de los índices de vegetación más utilizados en la teledetección desde su introducción en la década del 70 y la agricultura digital es una de las industrias que más aprovecha sus ventajas.
El NDVI es adecuado para estimar vigor durante todo el ciclo de crecimiento y desarrollo basado en cómo las plantas reflejan ciertos rangos del espectro electromagnético. Permite conocer su estado actual, que luego puede usarse para comparar con otra imagen temporal para observar su evolución en el tiempo.
Características Técnicas
Este índice es un reflejo de las propiedades biofísicas de la canopia vegetal y en cómo refleja la energía y la luz una planta. Usa las bandas infrarrojas cercanas a rojo (NIR) del espectro electromagnético para estimar un indicador adimensional entre -1.0 y 1.0.
📈 Valores cercanos a 1
Cuanto más intenso es el verde, más vigorosidad existe en la vegetación y la cubierta vegetal.
⚪ Valores cercanos a 0
Corresponden a zonas con muy poca vegetación, primeras fases del cultivo, suelo desnudo.
📉 Valores negativos
Suele estar asociado a zonas de agua, nieve o nubes.
¿Cómo Funciona?
Para el ojo humano, una planta es verde porque el pigmento de clorofila que contiene refleja las ondas verdes y absorbe las rojas. Esto significa que una planta sana –con mucha clorofila y estructuras celulares– absorbe activamente la luz roja y refleja NIR cuando ocurre la fotosíntesis. Así, esa relación entre la luz y la clorofila es la forma en que podemos usar NDVI para diferenciar una planta sana de una enferma.
Estados de la Planta - NDVI
Diagrama de Estados NDVI
Ejemplificación visual de cómo las plantas reflejan luz según su salud
Ejemplo de Aplicación NDVI
Imagen de Campo NDVI
Visualización comparativa del vigor vegetal a lo largo del tiempo
La imagen comparativa muestra un vigor vegetal cercano al ideal pero en el centro del lote hace evidencia de algún fenómeno que se confirma a los 20 días posteriores.
Índice GNDVI
El GNDVI o Vegetación de Diferencia Normalizada Verde, también es un índice del vigor de la planta y su actividad fotosintética. Se trata de un índice más sensible a la clorofila y es utilizado en las etapas más avanzadas del desarrollo de la planta, ya que se satura más tarde que el NDVI. El GNDVI es utilizado para determinar la captación de agua y nitrógeno en la canopia del cultivo.
Características
Similar al NDVI, los valores arrojados por este índice también oscilan entre -1.0 y 1.0. El GNDVI es el índice de vegetación verde que utiliza la banda infrarrojo cercano (NIR) y la banda verde (GREEN) del espectro electromagnético, de allí su sensibilidad aumentada respecto al NDVI.
💧 Valores -1.0 a 0.1
Están asociados a la presencia de agua o suelo desnudo. Se emplea fundamentalmente en la etapa intermedia y final del ciclo del cultivo.
⚡ Valores 0.11 a 0.20
Están relacionados con actividad fotosintética media y puede ser indicio de una vegetación deprimida o envejecida.
🌱 Valores mayores a 0.21
Están asociados a una actividad fotosintética alta con concentración de agua en el dosel de la planta en balance.
¿Cuándo usar el GNDVI?
Cuando necesitemos hacer seguimientos a cultivos con canopeos densos o que se encuentren en etapas más avanzadas de desarrollo y cercanas a la cosecha, mientras que el NDVI es adecuado para estimar el vigor del cultivo durante las etapas intermedias.
Estados de la Planta - GNDVI
Diagrama Sensibilidad GNDVI
Ejemplificación de sensibilidad aumentada a la clorofila en etapas avanzadas
Ejemplo de Aplicación GNDVI
Imagen Temporal GNDVI
Comparación temporal de canopeos densos en desarrollo avanzado
La sensibilidad del GNDVI muestra menor concentración de clorofila en una fecha, pero un mes después refleja una etapa de maduración adecuada.
Índice MSAVI2
El MSAVI2 o Índice de Vegetación Ajustado al Suelo Modificado, es una versión, como su palabra lo indica, mejorada de su predecesor el índice SAVI. Se utiliza como una variante para mejorar la sensibilidad de observación en campos donde ya se han cosechado cultivos semi permanentes o en campos donde se está comenzando la siembra, por lo que se presume normal que haya presencia de suelo desnudo.
Ventajas del MSAVI2
En estos casos de estadío temprano del cultivo, los índices como NDVI o NDRE proporcionan datos incompletos o erróneos, principalmente debido a que solo existe una pequeña cantidad de vegetación o a la falta de clorofila en ella (por ejemplo, en el estado fenológico de emergencia). De esta manera MSAVI2, sirve para minimizar la influencia del fondo del suelo y aumentar el rango dinámico que señala la vegetación.
Como MSAVI2 se usa para minimizar la influencia del suelo desnudo, también sirve para monitorear cultivos que no llegan a cubrir el suelo en su estado más desarrollado o para cultivos leñosos. Este índice nos permite ser minuciosos en el uso de fertilizantes durante los primeros estadíos reduciendo el impacto ambiental y aumentando la producción de manera significativa.
Estados de la Planta - MSAVI2
Diagrama Ajuste de Suelo
Ejemplificación de minimización de influencia del suelo desnudo
Ejemplo de Aplicación MSAVI2
Comparativa RGB vs MSAVI2
Visualización de cultivos en etapa inicial vs suelo desnudo
La imagen comparativa muestra como MSAVI2 proporciona mejor evaluación de la salud del cultivo en etapa inicial comparado con NDVI en presencia de suelo desnudo.
Índice NDWI
El NDWI o Índice Diferencial de Agua Normalizado, se utiliza para hacer seguimiento al estado hídrico del cultivo, específicamente la concentración de agua en las plantas (no sirve para evaluar el estado hídrico del suelo). Este valor es muy importante porque nos permite identificar el déficit o saturación de humedad que es un elemento clave para corroborar el balance hídrico del cultivo.
Características Técnicas
Este índice usa bandas verdes y cercanas a infrarrojas de imágenes multi-espectrales. El NDWI puede mejorar la información sobre el agua de manera eficiente en la mayoría de los casos. Su evaluación al suelo descubierto, edificaciones y nubosidad que oscila entre -1.0 y 0 y resulta en la sobre-estimación (cercano a 1) de los cuerpos de agua.
Estados de la Planta - NDWI
Diagrama Estado Hídrico
Ejemplificación de concentración de agua en plantas según NDWI
Ejemplo de Aplicación NDWI
Balance Hídrico del Lote
Visualización homogénea del estado hídrico del cultivo
La evaluación del NDWI indica que el lote se encuentra en una situación de balance hídrico saludable y homogénea en toda su extensión.