NDVI
Determinación del Indice de Vegetación Diferencial Normalizado (NDVI).
El índice de vegetación más conocido y usado es el Índice Normalizado Diferencial de Vegetación (NDVI = Normalized Difference Vegetation Index). Este índice fue introducido con el objetivo de separar la vegetación del brillo que produce el suelo (Rouse et al., 1974).
Un índice de vegetación puede ser definido como un parámetro calculado a partir de los valores de la reflectancia a distintas longitudes de onda, y es particularmente sensible a la cubierta vegetal (Gilabert et al 1997).
Este índice se basa en el peculiar comportamiento radiométrico de la vegetación, relacionado con la actividad fotosintética y la estructura foliar de las plantas, permitiendo determinar la vigorosidad de la planta. Los valores del NDVI están en función de la energía absorbida o reflejada por las plantas en diversas partes del espectro electromagnético. La respuesta espectral que tiene la vegetación sana, muestra un claro contraste entre el espectro del visible, especialmente la banda roja, y el Infrarrojo Cercano (NIR).
Mientras que en el visible los pigmentos de la hoja absorben la mayor parte de la energía que reciben, en el NIR, las paredes de las células de las hojas, que se encuentran llenas de agua, reflejan la mayor cantidad de energía. En contraste, cuando la vegetación sufre algún tipo de estrés, ya sea por presencia de plagas o por sequía, la cantidad de agua disminuye en las paredes celulares por lo que la reflectividad disminuye el NIR y aumenta paralelamente en el rojo al tener menor absorción clorofílica. Esta diferencia en la respuesta espectral permite separar con relativa facilidad la vegetación sana de otras cubiertas.
El cálculo del NDVI implica el uso de una simple fórmula con dos bandas, el Infrarrojo Cercano (NIR) y el rojo (RED).
Donde NIR es la reflectancia espectral del canal infrarrojo cercano y RED representa la reflectancia en el canal rojo del visible. Esta fórmula indica que existe una relación inversa entre el valor de reflectancia de estas bandas, por lo que es posible su uso para discriminación de cubiertas vegetales.
Los valores de este índice fluctúan entre -1 y 1. Diversos estudios y publicaciones señalan que valores por encima de 0.1 indican presencia de vegetación, y cuanto más alto sea el valor de este índice, las condiciones de vigor son mejores.
El NDVI se ha utilizado ampliamente como un indicador del estado de la vegetación en diferentes resoluciones espaciales y temporales. Se basa en la diferencia entre el máximo absorción de la radiación en la banda espectral roja y la reflexión máxima de la radiación en la banda espectral del infrarrojo cercano. Los valores del NDVI oscilan entre -1.0 y 1.0, la vegetación densa, húmeda y bien desarrollada presenta los mayores valores del NDVI es decir próximos a 1. El NDVI de la zona de estudio indica que la vegetación es poco desarrollada. (Monteith et al 1981).
Un índice de vegetación puede ser definido como un parámetro calculado a partir de los valores de la reflectancia a distintas longitudes de onda, y es particularmente sensible a la cubierta vegetal (Gilabert et al 1997).
Este índice se basa en el peculiar comportamiento radiométrico de la vegetación, relacionado con la actividad fotosintética y la estructura foliar de las plantas, permitiendo determinar la vigorosidad de la planta. Los valores del NDVI están en función de la energía absorbida o reflejada por las plantas en diversas partes del espectro electromagnético. La respuesta espectral que tiene la vegetación sana, muestra un claro contraste entre el espectro del visible, especialmente la banda roja, y el Infrarrojo Cercano (NIR).
Mientras que en el visible los pigmentos de la hoja absorben la mayor parte de la energía que reciben, en el NIR, las paredes de las células de las hojas, que se encuentran llenas de agua, reflejan la mayor cantidad de energía. En contraste, cuando la vegetación sufre algún tipo de estrés, ya sea por presencia de plagas o por sequía, la cantidad de agua disminuye en las paredes celulares por lo que la reflectividad disminuye el NIR y aumenta paralelamente en el rojo al tener menor absorción clorofílica. Esta diferencia en la respuesta espectral permite separar con relativa facilidad la vegetación sana de otras cubiertas.
El cálculo del NDVI implica el uso de una simple fórmula con dos bandas, el Infrarrojo Cercano (NIR) y el rojo (RED).
NDVI=(φNIR-φRED)/(φNIR+φRED)
Los valores de este índice fluctúan entre -1 y 1. Diversos estudios y publicaciones señalan que valores por encima de 0.1 indican presencia de vegetación, y cuanto más alto sea el valor de este índice, las condiciones de vigor son mejores.
El NDVI se ha utilizado ampliamente como un indicador del estado de la vegetación en diferentes resoluciones espaciales y temporales. Se basa en la diferencia entre el máximo absorción de la radiación en la banda espectral roja y la reflexión máxima de la radiación en la banda espectral del infrarrojo cercano. Los valores del NDVI oscilan entre -1.0 y 1.0, la vegetación densa, húmeda y bien desarrollada presenta los mayores valores del NDVI es decir próximos a 1. El NDVI de la zona de estudio indica que la vegetación es poco desarrollada. (Monteith et al 1981).
PROCESAMIENTO DE IMÁGENES
El Índice de Vegetación Diferencial Normalizado se calcula mediante la siguiente expresión:
NDVI= (Band 5-Band 4)/(Band 5+Band 4)
Donde:
Band 4 = Rojo Visible
Band 5 = Infrarojo Cercano
Para el cálculo NDVI se requiere contar con ambas bandas: Red y Near Infrared (NIR).
Especificaciones técnicas de las imágenes del satélite Landsat 8 y sus capas como se muestra a continuación:
Landsat 8 Operational Land Imager (OLI) and Thermal Infrared Sensor (TIRS)
Bands
|
Wavelength
(micrometers)
|
Resolution
(meters)
|
|---|---|---|
Band 1 - Ultra Blue (coastal/aerosol)
| 0.435 - 0.451 | 30 |
Band 2 - Blue
| 0.452 - 0.512 | 30 |
Band 3 - Green
| 0.533 - 0.590 | 30 |
Band 4 - Red
| 0.636 - 0.673 | 30 |
Band 5 - Near Infrared (NIR)
| 0.851 - 0.879 | 30 |
Band 6 - Shortwave Infrared (SWIR) 1
| 1.566 - 1.651 | 30 |
Band 7 - Shortwave Infrared (SWIR) 2
| 2.107 - 2.294 | 30 |
Band 8 - Panchromatic
| 0.503 - 0.676 | 15 |
Band 9 - Cirrus
| 1.363 - 1.384 | 30 |
Band 10 - Thermal Infrared (TIRS) 1
| 10.60 - 11.19 | 100 * (30) |
Band 11 - Thermal Infrared (TIRS) 2
| 11.50 - 12.51 | 100 * (30) |
Reference: USGS
* TIRS bands are acquired at 100 meter resolution, but are resampled to 30 meter in delivered data product.
* TIRS bands are acquired at 100 meter resolution, but are resampled to 30 meter in delivered data product.
Calcular NDVI en ArcGIS
Para calcular el NDVI simplemente se requiere aplicar la ecuación respectiva, cabe aclarar que dicho proceso se lo puede realizar en las diferentes aplicaciones que cuenten con una calculadora de imágenes ráster.
Cómo calcular el NDVI?
El primer paso después de abrir la aplicación, es cargar las bandas 4 y 5 con la herramienta Add Data desde el directorio donde se encuentren almacenadas, seguidamente se muestra una ventana solicitando la creación de pirámides, en este caso dejar los valores por defecto y aceptar.
Una vez cargadas las bandas, abrir la siguiente herramienta:
Una vez cargadas las bandas, abrir la siguiente herramienta:
ArcToolbox \ Spatial Analyst Tools \ Map Algebra \ Raster Calculator
Para obtener los valores NDVI en imágenes Landsat 8 usando ArcGIS se aplica la siguiente ecuación:
NDVI = Float (banda 5 – banda 4) / Float (banda 5 + banda 4)
Para obtener los valores NDVI en imágenes Landsat 8 usando ArcGIS se aplica la siguiente ecuación:
NDVI = Float (banda 5 – banda 4) / Float (banda 5 + banda 4)
El resultado es una imagen ráster que contiene valores que van desde -1 a 1 (siendo los valores más cercanos a 1 la vegetación más vigorosa). Generalmente la imagen del NDVI se muestra en una escala de grises, para dar un aspecto más agradable y de fácil interpretación, dirigirse a las propiedades del ráster y seleccionar una paleta de colores en la pestaña de simbología (clic derecho > Properties > Symbology).
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