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Nombre: Pablo Alcivar Código: 123 Realizar una investigación de Índice de Vegetación La cobertura vegetal fue uno de los primeros focos de la investigación de la evaluación y manejo de recursos naturales, usando imágenes de satélite, especialmente a partir del lanzamiento de la serie LANDSAT en 1972. Los sistemas satelitales de observación de la Tierra, LANDSAT, SPOT y NOAA entre otros, ofrecen imágenes multitemporales que son usadas ampliamente, para evaluar y monitorear el estado de la vegetación, en los niveles global, regional, nacional y local (Aguayo, 2013). Para lograr esto, la información satelital entregada a través de una imagen multibanda debe ser categorizada y agrupada, para permitir discriminar un área con características particulares de otra. Una forma de expresar esta categorización o agrupamiento es mediante la elaboración de índices. Al hablar de índices nos referirnos a un conjunto de operaciones algebraicas efectuadas sobre los valores numéricos de los pixeles, usando dos o más bandas pertenecientes a la misma escena. 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 que es particularmente sensible a la cubierta vegetal (Gilabert et al, 1997). También, corresponde a un número generado por alguna combinación de bandas espectrales y que puede tener alguna relación con la cantidad de la vegetación presente en un píxel dado. Estos índices, son utilizados para mejorar la discriminación entre el suelo y la vegetación, reduciendo el efecto del relieve en la caracterización espectral de las diferentes cubiertas(García-Cervigón et al., n.d.). Los valores bajos de los índices de vegetación usualmente indican vegetación poco vigorosa, mientras que los valores altos, indican vegetación muy vigorosa. Sin embargo, en algunos casos (como los índices RVI y NRVI) el valor del índice de vegetación es inversamente proporcional a la cantidad de vegetación presente en el área, por lo que se recomienda documentarse sobre este punto, al momento de interpretar alguno de ellos(- Muñoz et al., 2016). Para lograr esto, la información satelital entregada a través de una imagen multibanda debe ser categorizada y agrupada, para permitir discriminar un área con características particulares de otra. Una forma de expresar esta categorización o agrupamiento es mediante la elaboración de índices. Al hablar de índices nos referirnos a un conjunto de operaciones algebraicas efectuadas sobre los valores numéricos de los pixeles, usando dos o más bandas pertenecientes a la misma escena. 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 que es particularmente sensible a la cubierta vegetal (Gilabert et al, 1997). También, corresponde a un número generado por alguna combinación de bandas espectrales y que puede tener
alguna relación con la cantidad de la vegetación presente en un píxel dado. Estos índices, son utilizados para mejorar la discriminación entre el suelo y la vegetación, reduciendo el efecto del relieve en la caracterización espectral de las diferentes cubiertas. Los valores bajos de los índices de vegetación, usualmente indican vegetación poco vigorosa, mientras que los valores altos, indican vegetación muy vigorosa. Sin embargo, en algunos casos (como los índices RVI y NRVI) el valor del índice de vegetación es inversamente proporcional a la cantidad de vegetación presente en el área, por lo que se recomienda documentarse sobre este punto, al momento de interpretar alguno de ellos(Gilabert et al., n.d.). Es importante recalcar que, el mejor índice a ser usado en un ambiente particular, debe ser calibrado con mediciones en terreno. De no haber mediciones disponibles, esas imágenes de índices, solo serán indicadores útiles de la cantidad relativa de vegetación presente. Índices basados en la pendiente: Estos, usan el cociente de la reflectancia de una banda con otra, (usualmente rojo e IR cercano, debido al alto contraste o diferencia en la reflectancia, que presenta la clorofila en ambas bandas). El término ‘basado en la pendiente’ se refiere a que, al analizar los valores resultantes del índice de vegetación, se comparan esencialmente las pendientes de las líneas que pasan a través del origen y de los pixeles representados en un gráfico, con la reflectancia de una banda en el eje de las X y la reflectancia de la otra en el eje Y(Aguayo, 2013). En la siguiente tabla, se exponen diversos índices basados en la pendiente. Nombre del Índice Fórmula Características Autor y año NDVI Diferencia normalizad a
NDVI = (NIR-RED) /
NIR+RED
Minimiza efectos topográficos y produce escala lineal de medición. La escala va de – 1 a 1 con el valor cero representando el valor aproximado donde empieza la ausencia de vegetación. Los valores negativos representan superficies sin vegetación. La Rouse et al. 1974
y disponer de un rango de variación fijo (entre – 1 y +1), lo que permite establecer umbrales y comparar imágenes.
- Valores muy bajos de NDVI, del orden de 0.1, corresponden a áreas rocosas, arenosas o nevadas.
- Valores de 0.2 a 0.3 pueden corresponder a áreas pobres con arbustos o pasturas naturales. A partir de estos valores tendremos los niveles correspondientes a praderas, cultivos, forestaciones etc. dependiendo el valor alcanzado. Sin embargo, tiene el inconveniente de ser sensible a la reflectividad del suelo sobre el que se sitúa la planta, lo que limita su potencial de discriminación. Por ejemplo, en una zona con baja densidad de vegetación, la reflectividad de un pixel en la banda infrarroja y en la banda roja, vendrían determinados fundamentalmente por el suelo, con una pequeña variación debida a la presencia de vegetación. El resultado, es que un índice de vegetación de esa zona, daría resultados muy similares a los del suelo desnudo y sería imposible detectar la presencia de vegetación. De hecho, este problema es bastante grave cuando la cubierta vegetal es menor del 50%, lo que ocurre bastante a menudo, incluso en zonas cultivadas, siendo su uso poco aconsejable en esas condiciones. (más adelante se expone un ejemplo aplicado). Índices basados en la distancia: Los valores de reflectancia registrados por el sensor, para cada pixel, constituyen una reflectancia promedio de todos los tipos de coberturas que están dentro de ese pixel. Cuando en zonas áridas y semiáridas la vegetación es dispersa, la reflectancia recibida
pertenece tanto a vegetación como suelo. Estos índices, que tratan de separar la información entre la vegetación y el suelo, se basan en el uso de una línea del suelo y las distancias desde ella. Una línea de suelo, es una ecuación lineal que describe la relación entre los valores de reflectancia de la banda roja e infrarrojo cercano para los pixeles que representan suelo. Esta línea se genera ajustando una regresión lineal entre la banda roja e IR cercano para una muestra de pixeles de suelo desnudo. Otra forma de hacerlo, es generar un mapa de dispersión entre la banda IR, eje Y y la banda Roja, eje X, como se aprecia en la imagen n°2 y n°3, y trazar la línea que mejor se ajusta a la base de los puntos graficados, representada en amarillo. Con esto se puede obtener la pendiente y la distancia al origen. Una vez establecida esta relación, todos los pixeles desconocidos que tienen la misma relación en los valores de reflectancia de las bandas roja e infrarroja son asumidos como suelo desnudo. Los que caen lejos de la línea de suelo, porque tienen mayor respuesta de reflectancia en el IR cercano, se consideran vegetación. Aquellos que aparecen lejos de la línea de suelo, porque su reflectancia roja es más alta, se asumen como agua (la respuesta espectral del agua es mayor en el rojo que en el IR)(Gilabert et al., n.d.). Nombre del Índice de Vegetación Fórmula Características Autor y año PVI Perpendicular **_PVI = a IRC – R + b / (a
- ½_** Usa la distancia perpendicular de cada pixel a la línea del suelo. Richar d- son y Wiega nd 1974 DVI De diferencia (^) DVI = a * IR cercano
- Rojo a = pendiente de la línea de suelo Un valor de cero indica suelo desnudo, los menores de cero, agua y los mayores de cero, vegetación. Richar d- son y Everitt 1992 SAVI De suelo ajustado
SAVI =[(IRC–
R)/(IRC+R+L)] (1+L)
Incorpora una constante de suelo, la cual se usa de acuerdo con vegetación de baja, intermedia o alta densidad. Considera la influencia de la luz y del suelo oscuro en el índice. Huet e 198 8 TSAVI De suelo ajustado transformad o Considera la pendiente y el intercepto de la línea de suelo. Mucho efecto del suelo de fondo. Tiene varias modificaciones de transformaciones. Baret y Guy ol
a= es la Pendiente de la línea de suelo. b= es el intercepto^4 Debido a que los resultados del PVI, corresponden a distancias perpendiculares a la línea del suelo, expresadas en unidades de reflectividad, la escala de medición y el rango de variación es diferente del NDVI y el SAVI (ver imagen n°4). SAVI: El índice de suelo ajustado, también tiene en cuenta la reflectividad del suelo y permite aislar la información que aporta la vegetación, de la que procede del suelo que está bajo ella. Al usar este índice, dos coberturas vegetales de igual actividad fotosintética, pero sobre suelos muy diferentes, aparecerán con igual (o muy similar) índice SAVI, a diferencia de lo que puede suceder en el NDVI clásico. Es importante considerar, que si la cobertura de vegetación no es suficientemente densa, los valores medidos de reflectancia, pueden deberse, no sólo a la vegetación, sino también al suelo subyacente. En la imagen número 5, podemos apreciar que en la imagen de la izquierda los pixeles tienen cobertura vegetal del 100%, en cambio en la imagen de la derecha, el pixel del centro, en amarillo, posee una cobertura del 15% aproximadamente, donde el valor registrado por sensor, está fuertemente influenciado por la reflectancia del suelo. GCI (Índice de Clorofila Verde) En Teledetección, el GCI o Índice de Clorofila Verde se usa para estimar el contenido de clorofila de las hojas en varias especies de plantas. El contenido de clorofila refleja el estado fisiológico de la vegetación; disminuye en plantas estresadas y, por lo tanto, puede usarse como un evaluador de la vigorosidad de las plantas. SIPI (Índice de Pigmentación Insensible a la Estructura) El SIPI o Índice de Pigmentación Insensible a la Estructura es bueno para el análisis de la vegetación con la estructura variable del dosel. Estima la relación de carotenoides a clorofila: las señales de mayor valor de la vegetación estresada.
NBR (Índice de Calcinación Normalizado) El NBR o Índice de Calcinación Normalizado se utiliza para calcular o identificar cuantitativamente las áreas calcinadas. Este índice se focaliza en mediciones en las longitudes de onda NIR y SWIR. La vegetación saludable muestra una alta reflectancia en el NIR, mientras que las áreas de vegetación recientemente quemadas se reflejan altamente en el SWIR. Este índice se ha vuelto especialmente instrumental en los últimos años a medida que las condiciones climáticas extremas (como la sequía de El Niño) causan un aumento significativo en los incendios forestales que destruyen la biomasa forestal(Gilabert et al., n.d.). El uso típico del NBR en el campo de la agricultura y la silvicultura es la detección de incendios activos, el análisis de la severidad del área calcinada y el monitoreo de la supervivencia de la vegetación tras el incendio. Imagen Google Earth, DigitalGlobe 2013. Georreferenciada, sobre una combinación 432, Spot 5 BIBLIOGRAFIA
- Muñoz, R., Ramírez-Muñoz, J., García-Cortés, D., Colín-Luna, J. A., & Tapia-Medina, C. R. (2016). Efecto de la Evolución del Vórtice sobre los Parámetros Hidrodinámicos Efecto de la Evolución del Vórtice sobre los Parámetros Hidrodinámicos de un Sistema de Dispersión Mecánica de Pigmentos Effect of the Vortex Evolution on the Hydrodynamic Parameters of a Mechanical Pigment Dispersion System. Información Tecnológica , 27 (4), 145–154. https://doi.org/10.4067/S0718- 07642016000400016 Aguayo, P. M. (2013). Apuntes de Teledetección: Índices de vegetación. García-Cervigón, D., José Junio, J., Rodríguez, G., & Del Pilar Gutierrez Puebla, M. (n.d.). UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE GEOGRAFÍA E HISTORIA TRABAJO FIN DE MÁSTER Estudio de Índices de vegetación a partir de imágenes aéreas tomadas desde UAS/RPAS y aplicaciones de estos a la agricultura de precisión. Gilabert, M. A., Gonzalez-Piqueras, J., & García-Haro, J. (n.d.). Acerca de los índices
