NDVI e NDWI – Índice de Vegetação e Índice de Água

Quando o assunto é sensoriamento remoto, conhecer esses dois índices (NDVI e NDWI) é imprescindível. Pois com apenas informações do espectro infravermelho e de luz visível é possível identificar a umidade (água), a saúde de plantas e queimadas a partir de imagens, imagens multiespectrais claro. O primeiro índice que iremos conhecer é o NDWI, capaz de identificar água.

NDWI – Índice de Diferença Normalizada da Água

O índice NDWI foi proposto por McFeeters em 1996. Sua principal utilização hoje em dia é a detecção e monitoramento de ligeiras mudanças no teor de água. Aproveitando as bandas espectrais NIR (infravermelho próximo) e GREEN (verde visível), o NDWI é capaz de realçar a água em imagens multiespectrais [EOS-2].

Sempre que houver necessidade de detectar uma massa de água, definir o seu contorno no mapa e monitorar as mudanças na sua clareza é aplicado o índice NDWI. Além do espectro visível, em direção ao infravermelho, a água reflete quase nenhuma luz. O NDWI faz uso desta propriedade para delinear com sucesso as massas de água. A desvantagem do índice é que é sensível às estruturas construídas [EOS-2].

O NDWI funciona comparando matematicamente a quantidade de luz verde refletida e a quantidade de luz infravermelha absorvida de uma imagem através da fórmula abaixo:

Fórmula: NDWI = (Verde – Infravermelho Próximo) / (Verde + Infravermelho Próximo)

Note que o cálculo é feito com base no infravermelho próximo, uma região do espectro infravermelho, normalmente dividido em próximo, médio e distante.

Na figura abaixo é possível visualizar o resultado da aplicação deste cálculo através de imagens de satélite. A imagem foi retirada da ferramenta EOS e para reproduzi-la basta clicar neste link e criar uma conta via Facebook ou Google.

NDVI – Índice de Vegetação por Diferença Normalizada

O Índice de Vegetação por Diferença Normalizada é um indicador simples de biomassa fotossinteticamente ativa ou, em outros termos, um cálculo da saúde da vegetação. Simplificando a explicação, o NDVI é uma medida do estado da saúde das plantas com base em como elas refletem a luz em determinadas frequências (algumas ondas são absorvidas e outras são refletidas).

O NDVI funciona comparando matematicamente a quantidade de luz vermelha visível absorvida e a luz quase infravermelha refletida através da fórmula abaixo.

Fórmula: NDVI = (Infravermelho Próximo - Vermelho) / (Infravermelho Próximo + Vermelho)

O pigmento de clorofila na planta saudável absorve a maior parte da luz vermelha visível, e a estrutura celular de uma planta reflete a maior parte da luz quase infravermelha. Isto significa que a atividade fotossintética elevada, normalmente associada à vegetação densa, terá menos reflectância na banda vermelha e maior reflectância na banda infravermelha próxima. Olhando para a forma como estes valores se comparam entre si, é possível detectar e analisar a cobertura vegetal separadamente de outros tipos de cobertura do solo. [EOS].

Observe na ilustração abaixo que a diferença do valor refletido entre o infravermelho e o vermelho na região saudável é de 42% (50-8), muito maior que a diferença de reflectância da região doentio de 10% (40 – 30).

Observe a imagem da Figura abaixo, ela foi derivada de dois canais de cores em uma única foto tirada com uma câmera modificada e com um filtro infravermelho especial. Observe que troncos de árvores, grama marrom e rochas têm valores de NDVI muito baixos porque não são fotossintéticos e por isso possuem baixo NDVI [PL].

O valor do NDVI é diferente para plantas diferentes?

Sim, cada tipo de cultura tem uma estrutura de copa diferente, fases de crescimento, e requer condições climáticas específicas para crescer adequadamente. Todos estes fatores influenciam as propriedades de reflectância da cultura e produzem diferentes valores do NDVI em vários tipos de culturas e plantas diferentes [EOS].

Técnicas de sensoriamento remoto

O sensoriamento remoto, no setor agropecuário, pode utilizar sensores em satélites, aviões e helicópteros. No entanto, o recurso mais aplicado atualmente são os drones e os veículos aéreos não tripulados (VANTs).

Os drones atuam de forma segura e são guiados por um controle remoto e com o avanço da inteligência artificial estão sendo controlados por sistemas computadorizados.

Esse controle envia os comandos para a aeronave por meio de ondas de rádio. Trata-se de uma das mais versáteis tecnologias na agricultura, e um dos seus maiores diferenciais é a ampla disponibilidade. Isto é, drones operam independentemente das condições climáticas, com menores custos e fácil operação [AHUB].

Outros índices

Existem diversos outros índices de vegetação, capazes de diferenciar nuvens de neve, queimadas, entre outros como:

• Índice De Queima Por Razão Normalizada (NBR), Índice De Clorofila Verde (GCI);
• Índice De Neve de Diferença Normalizada (NDSI);
• Índice De Clorofila de Borda Vermelha (RECl);
• Índice De Vegetação Ajustado ao Solo Modificado (MSAVI);
• Índice De Vegetação da Diferença De Verde Normalizado (GNDVI);
• Índice De Vegetação Ajustado ao Solo (SAVI);
• Índice De Vegetação Resistente À Atmosfera (ARVI);
• Índice De RedEdge por Diferença Normalizada (NDRE);

melhores detalhados no artigo Indices de Vegetação da Earth Observation System.

Referências:

[EOS] Earth Observation System, Tudo O Que Você Precisa Saber Sobre O Índice. Acessado em 01 jan 2022.

[EOS-2] Earth Observation System, Índice De Água De Diferença Normalizada. Acessado em 18 fev 2022.

[PL] Public Lab, NDVI and NRG Acessado em 18 fev 2022.

[AHUB] AgriHub. Sensoriamento remoto em práticas agrícolas: o que é NDVI?. Acessado em 18 fev 2022.