O Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), um dos mais populares, é uma forma valiosa de compreender a vegetação saudável e o uso da terra remotamente. Neste artigo, explicamos do que se trata e como usá-lo.
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1. O que é o índice NDVI?
O NDVI ou índice de verde é um indicador que indica o verde, densidade e saúde da vegetação em cada pixel de uma imagem de satélite.
É um dos índices de vegetação mais utilizados em sensoriamento remoto desde sua introdução na década de 1970 e a agricultura digital é uma das indústrias que mais aproveita seus benefícios.
Assim, esse índice é adequado para estimar o vigor ao longo do ciclo da cultura com base em como as plantas refletem certas faixas do espectro eletromagnético. Permite conhecer o seu estado atual, que pode então ser comparado com outra imagem temporal para observar a sua evolução ao longo do tempo.
Ao saber como funciona o NDVI, entenderemos como ele nos permite determinar o quão saudável ou não é uma planta. Este índice é baseado em como ele reflete energia e luz. Usa as bandas vermelha e infravermelha próxima do espectro eletromagnético para estimar um indicador adimensional entre -1 e 1.
Para o olho humano, uma planta é verde porque o pigmento de clorofila que ela contém reflete as ondas verdes e absorve as vermelhas. Isso significa que uma planta saudável – com muita clorofila e estruturas celulares – absorve ativamente a luz vermelha e reflete a NIR quando ocorre a fotossíntese. A planta se desenvolve e cresce e contém mais estruturas celulares. Com uma planta insalubre acontece exatamente o oposto.
Em nossa plataforma, a escala à direita do lote é a referência para conhecer o vigor da cultura.
Assim, esta relação entre a luz e a clorofila é a forma como podemos usar o NDVI para diferenciar uma planta saudável de uma doente.
Sensores de satélite no espaço medem os comprimentos de onda da luz absorvida e refletida pelas plantas verdes. Eles são uma excelente fonte de dados de assinatura espectral para análise NDVI.
O índice NDVI detecta e quantifica a presença de vegetação verde viva usando esta luz refletida nas bandas visível e infravermelho próximo.
Quanto à forma como o índice NDVI é calculado, a fórmula padrão de NDVIÑ é usada
NDVI = (NIR – vermelho) / (NIR + vermelho)
2. Como usar o NDVI? Como isso varia de acordo com o estado da safra?
O valor do NDVI varia de -1 a 1 e nos mostra o vigor da cultura:
- Valores próximos a 1: quanto mais intenso o verde, mais vigor há na vegetação e cobertura vegetal. Devemos levar em consideração se estamos trabalhando com cultivo extensivo ou intensivo, ou se não há solo descoberto, já que tudo isso será levado em consideração pelo índice. E isso também medirá o vigor das ervas daninhas.
- Valores próximos a 0: correspondem a áreas com muito pouca vegetação, estágios iniciais de cultivo, solos nus ou áreas não produtivas.
- Valores negativos: geralmente está associado a áreas de água, neve ou nuvens.
3. Qual é o índice GNDVI? Como é diferente do NDVI?
O GNDVI (Green Normalized Difference Vegetation) é um índice de “verdura” da planta ou atividade fotossintética. É um índice de clorofila e é utilizado nos estágios mais avançados de desenvolvimento, pois satura mais tarde que o NDVI. É um dos índices de vegetação mais usados para determinar a absorção de água e nitrogênio no dossel da cultura.
O índice GNDVI é mais sensível à variação da clorofila na cultura do que o índice NDVI e apresenta maior ponto de saturação. Pode ser utilizado em lavouras com copas densas ou em estágios mais avançados de desenvolvimento, enquanto o NDVI é adequado para estimar o vigor da cultura nos estágios iniciais.
Assim como o NDVI, os valores produzidos por este índice também oscilam entre -1 e 1:
- Valores entre -1 e 0: estão associados à presença de água ou solo descoberto. Esse índice é usado principalmente nas fases intermediária e final do ciclo da cultura.
De acordo com a forma como é calculado, o GNDVI é o índice de vegetação verde que usa as bandas infravermelho próximo (NIR) e verde (VERDE) do espectro eletromagnético.
GNDVI = (NIR-GREEN) / (NDVI + GREEN)
4. Variantes de NDVI: NDRE, MSAVI2 E VISÍVEL
NDRE (Normalized Difference of Red Edge)
O NDRE é um índice muito semelhante ao NDVI. Seu principal diferencial está em uma solução mais segura, pois pode detectar variações no estado de saúde das lavouras em seus estágios mais avançados. Isso ocorre porque ele usa a luz de borda vermelha que pode penetrar nas folhas muito mais profundamente do que a luz vermelha (usada no NDVI). Assim, onde houver um dossel mais intenso, é aconselhável utilizar o NDRE porque o NDVI está saturado.
Este índice detecta mudanças no conteúdo de clorofila, que é um dos principais indicadores de nitrogênio no interior das folhas.
NDRE = (NIR – RED EDGE) / (NIR + RED EDGE)
Como o NDRE é usado?
O NDRE é utilizado nas fases avançadas de cultivo, onde podemos gerar mapas de fertilização com nitrogênio nas áreas mais afetadas.
É um índice intimamente relacionado ao NDVI, porém, permite identificar precocemente as diminuições do vigor.
MSAVI2 (Modified Soil Adjusted Vegetation Index)
O MSAVI2, ou Índice de Vegetação Ajustado pelo Solo Modificado, é um índice de vegetação usado como uma variante para estender os limites de aplicação do NDVI a áreas com alta presença de solo descoberto. É usado em áreas onde índices como NDVI ou NDRE fornecem dados incompletos ou errôneos, principalmente devido a uma pequena quantidade de vegetação ou falta de clorofila nela (por exemplo, no estado de emergência fenológico). Desta forma, serve para minimizar a influência do piso térreo e aumentar a gama dinâmica indicada pela vegetação.
Como o MSAVI2 é usado?
O MSAVI2 é utilizado nos estágios iniciais do desenvolvimento da cultura, nos quais nos permitirá observar as primeiras mudas emergentes.
É utilizado para minimizar a influência do solo descoberto, sendo ideal para os estágios iniciais, como a emergência de culturas, culturas que não cobrem o solo em seu estado mais desenvolvido ou para culturas lenhosas. Esse índice nos permite ser mais eficientes no uso de fertilizantes nas primeiras etapas, reduzindo o impacto ambiental e aumentando significativamente a produção.
Visível (RGB)
Além dos índices NDVI e GNDVI, é possível visualizar a imagem bruta de satélite (RGB) conhecida como Visível no seletor inferior. É importante ver primeiro a imagem visível, para verificar se não há nuvens ou nebulosidade que possam estar afetando os índices NDVI e GNDVI.
5. NDWI: O índice de água e como ele é usado
O NDWI, Índice de Água Diferencial Normalizado, é usado para observar o estado da água da cultura. É utilizado para observar o estado hídrico da cultura, identificar déficits e saturação de umidade na cultura. Este índice usa bandas verdes e infravermelhas próximas de imagens de satélite. O NDWI pode melhorar as informações sobre a água de forma eficiente na maioria dos casos. É sensível ao acúmulo de solo e resulta na superestimação dos corpos d’água. Os produtos NDWI podem ser usados em conjunto com produtos de mudança NDVI para avaliar o contexto das áreas de mudança aparente.
NDWI = (NIR-SWIR) / (NIR + SWIR)
Como o NDWI é usado?
Como outros índices, os valores obtidos no NDWI variam entre -1 e 1, onde valores altos correspondem a alto teor de água na planta e cobertura de grande parte da planta e valores baixos representam baixos conteúdo de água na vegetação e cobertura escassa.
6. Como posso visualizar, entender e analisar os índices de vegetação?
Embora as informações de satélite sejam provenientes principalmente de fontes de dados abertas, é necessário muito trabalho de processamento para calcular corretamente os índices e visualizá-los. Mesmo depois que esses índices são visualizados, é necessário ser capaz de interpretá-los e correlacioná-los entre si e até mesmo com outras fontes de informação para poder tirar conclusões sobre nossos lotes ou parcelas.
Visualize agora o NDVI, o GNDVI e todos os índices apresentados aqui para qualquer campo no mundo, registrando-se gratuitamente no Auravant. Desenhe o campo ou a fazenda a ser analisada e você terá acesso às imagens de satélite mais atualizadas já processadas, juntamente com todo o seu histórico, visualizando-o no mapa e em gráficos com sua evolução histórica no Estado de Cultivo. Também lhe enviaremos alertas se nossos algoritmos detectarem alguma variação significativa e você poderá até mesmo correlacioná-la com outras fontes de informação (por exemplo, mapas de rendimentos) para fazer configurações mais precisas.
