agricultura de precisión y Métodos de Teledetección

Indice 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.

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. Debemos tener en cuenta si estamos trabajando con cultivo extensivo y/o intensivo, o si hay suelo desnudo, ya que todo eso será tomado en cuenta por el índice (y que también medirá el vigor de las malezas).

• Valores cercanos a 0:

  Corresponden a zonas con muy poca vegetación, primeras fases del cultivo, suelo desnudo o zonas no productivas.

• Valores negativos:

  Suele estar asociado a zonas de agua, nieve o nubes.

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. La planta que se desarrolla y crece correctamente contiene más estructuras celulares. Con una planta no saludable ocurre exactamente lo contrario.

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.

La imagen comparativa nos muestra un vigor vegetal cercano al ideal pero en el centro del lote hace evidencia de algún fenómeno que se confirma en la imagen de la derecha a los 20 días posteriores. En función del tipo de cultivo, etapa y del tipo de servicio, podría tratar de una afectación en progreso.

Con los servicios avanzados de AgroCognitive, el usuario podría tener el aviso de la presencia inicial de una afectación.

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.

Similar al NDVI, los valores arrojados por este índice también oscilan entre -1.0 y 1.0

• Valores entre -1.0 y 0.1:

  Están asociados a la presencia de agua o suelo desnudo. Este índice se emplea fundamentalmente en la etapa intermedia y final del ciclo del cultivo.

• Valores entre a 0.11 y 0.20:

  Están relacionados con actividad fotosintética media y puede ser indicio de una vegetación deprimida o envejecida si esperamos estar en una etapa avanzada del ciclo de producción.

• Valores mayores a 0.21:

  Están asociados a una actividad fotosintética alta con concentración de agua en el dosel de la planta en balance.

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. Tomando otro ejemplo, podemos ver cómo la sensibilidad del GNDVI nos muestra una imagen con menor concentración de clorofila para una fecha, pero no necesariamente es indicio de debilidad sino de que la etapa del cultivo refiere a que aun la concentración de nitrógeno en el dosel de la planta no refleja una etapa de maduración, como si lo muestra la misma parcela un mes después.

¿Cuando usar el GNDVI? Cuando necesitemos hacer seguimientos a cultivos con canopeos densos o que se encuentre 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.

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.

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.

La imagen comparativa nos muestra un indicador a la izquierda llamado RGB (una imagen visible) de un lote que fue cosechado a finales de febrero y se aprecia un gran espacio de suelo descubierto, 7 semanas después, luego en la imagen visible siguiente a la derecha se evidencia una actividad de emergencia, pero el NDVI no es capaz de evaluarla (imagen siguiente a la derecha) y deja una marca espectral de alerta. Sin embargo la última imagen a la derecha, con el MSAVI2 podemos tener un mejor indicio de la salud bastante aceptable para un cultivo que esta en su etapa inicial.

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.

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.

En esta imagen se puede apreciar como la evaluación del NDWI nos indica que el lote se encuentra en una situación de balance hídrico saludable y bastante homogénea en toda su extensión con algunos picos en los pasillos donde probablemente hay surcos de drenaje de aguas de lluvia.