Los índices de vegetación NDRE, MSAVI, NDMI y NDVI son herramientas poderosas para monitorear el estado de la vegetación en la agricultura. En este artículo, aprenderá qué significan, cómo se calculan y cómo se utilizan para evaluar la salud de los cultivos. Esto será útil para los agricultores que desean mejorar la eficiencia de la gestión de los campos mediante tecnologías digitales.
Qué son los índices de vegetación
NDRE, MSAVI, NDMI y NDVI son indicadores que se calculan a partir de datos de teledetección y permiten evaluar el estado de la cubierta vegetal. Tienen en cuenta la capacidad de reflexión de las plantas en diferentes rangos del espectro electromagnético, particularmente en las zonas visible e infrarroja cercana.
El uso de estos indicadores permite:
- identificar áreas problemáticas del campo;
- optimizar el uso de recursos (fertilizantes, agua, pesticidas);
- pronosticar el rendimiento;
- planificar la cosecha.
El cálculo de los índices de vegetación se basa en que la vegetación sana tiene características específicas de reflexión en diferentes rangos espectrales. Las hojas verdes contienen pigmentos (clorofila, carotenoides, xantofilas) que absorben la luz principalmente en las zonas azul y roja del espectro para la fotosíntesis. Al mismo tiempo, el rango infrarrojo cercano se refleja activamente desde la cubierta, lo que está relacionado con las características de la estructura interna de la hoja.
Cuando las plantas sufren estrés (como sequía, falta de nutrientes, enfermedades, plagas), el contenido de clorofila disminuye y la cubierta comienza a reflejar más luz roja. En consecuencia, disminuye la absorción en las zonas roja y azul y aumenta la reflexión en las zonas verde e infrarroja cercana del espectro. Estos cambios pueden detectarse mediante imágenes satelitales y utilizarse para el cálculo.
Hay muchos índices de vegetación diferentes, cada uno con sus propias ventajas y limitaciones. Examinemos en detalle las características de los cuatro principales.
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Índice de vegetación NDVI
NDVI es el índice de vegetación de diferencia normalizada. Este indicador evalúa la cantidad de biomasa fotosintéticamente activa. La vegetación sana absorbe la mayor parte de la luz visible y refleja una gran parte de la radiación infrarroja cercana. El indicador permite detectar esta diferencia.
Significado del índice NDVI
NDVI es uno de los índices más comunes para monitorear la vegetación. Su ventaja es que minimiza el impacto de factores como la iluminación, las pendientes, la exposición y otros. El indicador puede utilizarse para evaluar el estado de las plantas en prácticamente todas las etapas de la vegetación.
La principal razón de la popularidad de este indicador es su versatilidad. El Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada se puede aplicar en el análisis tanto de un campo individual como de toda una región. Permite no solo evaluar la situación actual, sino también rastrear la dinámica de los cambios durante la temporada o varios años.
Con el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada se pueden resolver muchas tareas prácticas de agricultura de precisión, como:
- determinar zonas con diferente productividad dentro del campo;
- identificar áreas que requieren inspección adicional;
- optimizar la selección de muestras de suelo;
- detección temprana de problemas en el campo (enfermedades, plagas, malezas);
- crear mapas de tareas para siembra diferenciada y aplicación de fertilizantes;
- evaluar la efectividad de las medidas agrotécnicas.
El índice de vegetación NDVI se ha convertido en un estándar en la industria de la agricultura de precisión debido a su fiabilidad, facilidad de interpretación y disponibilidad de los datos necesarios. La mayoría de los satélites gratuitos (Landsat, Sentinel) y comerciales tienen sensores que admiten el cálculo del indicador.
Cálculo del NDVI
Fórmula NDVI: (NIR – RED) / (NIR + RED), donde NIR es la reflexión en el rango infrarrojo cercano, RED es la reflexión en el rango rojo.
Escala NDVI
Los valores del indicador están en el rango de -1 a 1. Interpretación de la escala NDVI:
| NDVI | Estado de la vegetación |
| <0 | Ausencia de vegetación o superficie no viva, como agua, nieve, rocas |
| 0-0,2 | Vegetación muerta o suelo desnudo |
| 0,2-0,5 | Hierba, arbustos |
| 0,5-1 | Vegetación densa, bosques |
Mapa NDVI
Los mapas NDVI muestran la densidad y el estado de la vegetación. El color verde corresponde a vegetación densa, el amarillo y verde claro indican vegetación dispersa, el marrón y marrón oscuro indican suelo desnudo. Los valores negativos se muestran en azul (agua, nieve).
Cómo se utilizan los datos NDVI en la agricultura
El Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada en la agricultura se utiliza para:
- identificar zonas problemáticas en el campo;
- evaluar el estado de la vegetación y pronosticar el rendimiento;
- planificar la fertilización de las plantas;
- detectar áreas que necesitan riego;
- observar el desarrollo del cultivo durante la temporada.
NDVI es una herramienta confiable de monitoreo de campos que permite a los productores agrícolas tomar decisiones informadas. Su integración en sistemas de agricultura de precisión ayuda a aumentar la eficiencia de la explotación.
El uso de índices de vegetación se vuelve aún más accesible gracias a nuestro servicio WEAGRO, que permite adquirir el equipo y las tecnologías de monitoreo de campos necesarios con pago diferido. Esto es particularmente relevante entre las pequeñas y medianas explotaciones que buscan implementar innovaciones pero tienen acceso limitado a financiación.
Índice de vegetación NDRE
El Índice de Diferencia Normalizada Red Edge (NDRE) tiene en cuenta la reflexión en el borde rojo del espectro, que está estrechamente relacionado con el contenido de clorofila. NDRE es sensible a los cambios en su concentración con alta densidad de vegetación.
Significado del índice NDRE
El índice NDRE ayuda a evaluar el contenido de nitrógeno en las plantas, ya que existe una fuerte relación entre la concentración de clorofila y nitrógeno. A diferencia del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada, el Índice de Diferencia Normalizada Red Edge mantiene la sensibilidad a los cambios en las plantas incluso al final del período de vegetación.
Ventajas de uso:
- mejor correlación con el contenido de nitrógeno en las plantas en comparación con NDVI;
- posibilidad de detección temprana de deficiencia de nitrógeno;
- alta eficacia para cultivos con gran masa verde (colza de invierno, trigo);
- mantenimiento de la sensibilidad en etapas tardías de la vegetación;
- uso en la evaluación de la calidad del producto (contenido de proteína en el grano).
La principal desventaja del NDRE es la menor prevalencia del indicador y el mayor costo de los datos. El cálculo requiere imágenes con el borde rojo del espectro (Red Edge), que no están disponibles en todos los satélites. Los más adecuados para esto son los europeos Sentinel-2 y Worldview-2, 3. Los datos gratuitos de Landsat no son adecuados.
Otro matiz del NDRE es la necesidad de una selección más precisa de píxeles para el análisis. Si hay nubes en la imagen, sus sombras, cuerpos de agua u otros objetos, distorsionan los valores de NDRE más que los de NDVI. Por lo tanto, es mejor usar máscaras que eliminen los píxeles no deseados para el cálculo.
En general, NDRE es un indicador prometedor para un análisis en profundidad del estado de las plantas, pero debido a la disponibilidad limitada de datos, todavía se usa con menos frecuencia en la agricultura de precisión en comparación con NDVI.
Cálculo del NDRE
Fórmula de cálculo NDRE: (NIR – RE) / (NIR + RE), donde NIR es la reflexión en el rango infrarrojo cercano, RE es la reflexión en el borde rojo del espectro.
Escala NDRE
La escala del Índice de Diferencia Normalizada Red Edge es similar a la escala del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada y está en el rango de -1 a 1. La interpretación típica de los valores es:
| NDRE | Estado de la vegetación |
| <0 | Suelo, ausencia de vegetación |
| 0-0,3 | Vegetación escasa, etapas tempranas de desarrollo del cultivo |
| 0,3-0,6 | Densidad media de vegetación |
| 0,6-1 | Alta densidad de vegetación, etapas tardías de vegetación |
Mapas y gráficos NDRE
Los mapas NDRE permiten evaluar visualmente la variabilidad del contenido de nitrógeno dentro del campo. En el gráfico se puede seguir la dinámica del contenido de clorofila durante la temporada e identificar los períodos en que las plantas sufren estrés.
Cómo se utilizan los datos NDRE en la agricultura
NDRE se utiliza para:
- evaluar el suministro de nitrógeno a las plantas;
- crear mapas para la aplicación diferenciada de fertilizantes nitrogenados;
- observar la maduración de los cultivos;
- monitorear cultivos con follaje denso (girasol, maíz).
La implementación de tecnologías de análisis de índices de vegetación requiere inversiones, pero gracias a soluciones financieras modernas, como nuestro servicio WEAGRO, los agricultores pueden obtener el equipo necesario sin una carga significativa sobre el capital circulante. El servicio en línea ofrece un rápido procesamiento de financiación agrícola sin documentos adicionales, lo que hace que las tecnologías de agricultura de precisión sean más accesibles.
Índice de vegetación MSAVI
MSAVI (Índice de Vegetación Ajustado al Suelo Modificado) es un indicador de vegetación que tiene en cuenta la influencia del suelo. Es útil en las etapas iniciales del desarrollo de las plantas, cuando una gran parte de la superficie está ocupada por suelo descubierto.
MSAVI permite analizar el estado de la vegetación incluso en las primeras etapas de la vegetación, cuando la cobertura proyectiva aún es insignificante. Al corregir la influencia del suelo, el indicador evalúa con mayor precisión la actividad fotosintética en comparación con NDVI.
Ventajas:
- reducción del ruido relacionado con la reflexión del suelo;
- aumento del contraste entre el suelo y la vegetación;
- aumento del rango de valores en comparación con el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada;
- capacidad de trabajar con baja cobertura proyectiva (40%);
- eficacia para el análisis de cultivos en etapas tempranas de desarrollo.
Gracias a estas características, MSAVI se utiliza con éxito en el monitoreo de cultivos, huertos y viñedos, especialmente en regiones con cobertura vegetal insuficiente. También es útil en el análisis de la emergencia de cultivos, evaluación de la eficacia del trabajo de las sembradoras y control de malezas.
Sin embargo, también hay desventajas:
- se necesitan imágenes de alta resolución (10 m);
- menor sensibilidad en las etapas tardías del desarrollo de los cultivos;
- menor popularidad en comparación con NDVI, NDRE.
Debido a estos factores, el MSAVI se aplica con menos frecuencia en los sistemas comerciales de agromonitorización. Sin embargo, para fines científicos y tareas específicas que requieren la eliminación de la influencia del suelo, sigue siendo relevante.
Cálculo del MSAVI
Fórmula de cálculo: MSAVI = (2 x NIR + 1 — sqrt((2 x NIR + 1)^2 — 8 ⋅ (NIR — RED))) / 2, donde:
- NIR: reflectancia en el rango del infrarrojo cercano;
- RED: reflectancia en el rango rojo;
- sqrt: raíz cuadrada;
- ^: elevación a la potencia.
Escala MSAVI
En la escala MSAVI de -1 a 1, los valores se interpretan de la siguiente manera:
| MSAVI | Estado de la vegetación |
| -1–0,2 | Suelo sin vegetación |
| 0,2–0,4 | Cobertura vegetal muy dispersa, brotes |
| 0,4–0,6 | Cobertura proyectiva moderada, vegetación temprana |
| 0,6 | Cobertura vegetal densa, es mejor utilizar NDVI para el análisis |
Mapas y gráficos de MSAVI
El mapa MSAVI permite identificar áreas del campo donde los brotes son desiguales o están deprimidos. Los gráficos muestran la dinámica del desarrollo de los cultivos en las primeras etapas de la vegetación.
Cómo se utilizan los datos de MSAVI en la agricultura
El MSAVI se utiliza para:
- análisis de brotes de cultivos;
- detección de zonas con brotes desiguales;
- monitoreo del impacto del suelo en el desarrollo de las plantas;
- predicción temprana del rendimiento.
Índice de vegetación NDMI
NDMI (Índice de Humedad Diferencial Normalizado): índice de humedad diferencial normalizado. Es sensible a los cambios en el contenido de agua en los tejidos vegetales y el suelo.
Valores del índice NDMI
El NDMI ayuda a detectar el estrés hídrico de las plantas. A diferencia del NDVI, el NDMI utiliza el rango del infrarrojo cercano y medio. Esto permite evaluar el contenido de agua en las hojas y el resultado depende en menor medida de la composición de especies de la vegetación.
Ventajas de usar NDMI:
- alta sensibilidad a los cambios en el contenido de agua en las plantas;
- posibilidad de detección temprana del estrés hídrico;
- baja dependencia de las características de las especies de los cultivos;
- eficiencia en la evaluación de la necesidad de riego;
- aplicación en el análisis de riesgos de incendios, sequías.
Las desventajas del NDMI incluyen la sensibilidad a las perturbaciones atmosféricas, especialmente las nubes y la niebla. Para un cálculo preciso del NDMI, se requiere una corrección atmosférica de alta calidad de las imágenes. Además, el NDMI no siempre puede distinguir entre la humedad del suelo y la de la vegetación, lo que reduce la precisión con una cobertura dispersa.
En general, el NDMI es un índice prometedor para regiones con un régimen de humedad variable, propensas a sequías y escasez de agua. Complementa la información obtenida mediante NDVI y NDRE, y permite controlar mejor el suministro de humedad a los cultivos.
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Cálculo del NDMI
Fórmula de cálculo: NDMI = (NIR — SWIR) / (NIR + SWIR), donde NIR es la reflectancia en el rango del infrarrojo cercano, SWIR es la reflectancia en el rango del infrarrojo medio.
Escala NDMI
La escala se encuentra en el rango de -1 a 1. Valores típicos:
| NDMI | Estado de humedad |
| -0,1 | Humedad muy baja, posiblemente suelo sin plantas |
| -0,1–0,1 | Baja humedad, estrés hídrico moderado |
| 0,1–0,3 | Humedad media, las plantas no experimentan estrés |
| 0,3–0,5 | Alta humedad, posible encharcamiento |
| 0,5 | Humedad muy alta, superficie de agua libre |
Mapas y gráficos de NDMI
El mapa del índice NDMI muestra la distribución espacial del contenido de agua en la cubierta vegetal. El gráfico NDMI ilustra cómo ha cambiado la humedad durante la temporada de crecimiento. Esto permite ver en qué períodos las plantas sufrieron estrés hídrico.
Cómo se utilizan los datos de NDMI en la agricultura
El NDMI se aplica para:
- detección de estrés hídrico;
- optimización del riego;
- identificación de áreas encharcadas;
- monitoreo de sequías;
- evaluación del riesgo de incendio.
El NDMI complementa otros índices de vegetación y permite caracterizar más completamente el estado de los cultivos teniendo en cuenta el suministro de humedad.
Conclusión
Los índices de vegetación son herramientas poderosas para el monitoreo remoto de cultivos. Permiten, basándose en imágenes satelitales, evaluar el estado de la vegetación, el contenido de clorofila, nitrógeno y agua en las hojas.
Cada uno de los índices tiene sus propias características y ventajas:
- NDVI: el más versátil y común;
- NDRE: más adecuado para evaluar el contenido de nitrógeno;
- MSAVI: caracteriza con mayor precisión la vegetación en las primeras etapas de desarrollo;
- NDMI: permite diagnosticar el estrés hídrico.
Con nuestro servicio financiero WEAGRO, los agricultores ucranianos pueden implementar sistemas de monitoreo de cultivos de manera más efectiva. La posibilidad de adquirir el equipo necesario con pago diferido sin garantía ni documentos adicionales permite a las explotaciones de cualquier tamaño utilizar las ventajas de los índices de vegetación para aumentar la eficiencia de su producción.
