NDVI – indice di vigoria
L’indice di vegetazione più utilizzato è l’NDVI (Normalized Difference Vegetation Index): esso descrive il livello di vigoria della coltura e si calcola come il rapporto tra la differenza e la somma delle radiazioni riflesse nel vicino infrarosso e nel rosso, ossia come (NIR-RED)/(NIR+RED).
L’interpretazione del valore assoluto dell’NDVI è altamente informativa, poiché permette di riconoscere immediatamente le zone dell’azienda o del campo che presentano problemi di sviluppo.
L’NDVI è un indice semplice da interpretare. I valori possono variare tra -1 e 1, ma quelli compresi tra -1 e 0 sono tipici di aree non coltivate come corsi d’acqua e zone antropiche.
Nei campi coltivati i valori variano tra 0 e 1 e a ciascun valore corrisponde una diversa situazione agronomica, indipendentemente dalla coltura.
| NDVI | INTERPRETAZIONE |
| <0.1 | Suolo nudo o nuvole |
| 0.1 – 0.2 | Copertura vegetale quasi assente |
| 0.2 – 0.3 | Copertura vegetale molto bassa |
| 0.3 – 0.4 | Copertura vegetale bassa con vigoria bassa o copertura vegetale molto bassa con vigoria alta |
| 0.4 – 0.5 | Copertura vegetale medio-bassa con vigoria bassa o copertura vegetale molto bassa con vigoria alta |
| 0.5 – 0.6 | Copertura vegetale media con vigoria bassa o copertura vegetale medio-bassa con vigoria alta |
| 0.6 – 0.7 | Copertura vegetale medio-alta con vigoria bassa o copertura vegetale media con vigoria alta |
| 0.7 – 0.8 | Copertura vegetale alta con vigoria alta |
| 0.8 – 0.9 | Copertura vegetale molto alta con vigoria molto alta |
| 0.9 – 1 | Copertura vegetale totale con vigoria molto alta |
| NDVI range | HTLM color code | Color |
|---|---|---|
| NDVI < -0.2 | #000000 | |
| -.2 < NDVI ≤ 0 | #a50026 | |
| 0 < NDVI ≤ .1 | #d73027 | |
| .1 < NDVI ≤ .2 | #f46d43 | |
| .2 < NDVI ≤ .3 | #fdae61 | |
| .3 < NDVI ≤ .4 | #fee08b | |
| .4 < NDVI ≤ .5 | #ffffbf | |
| .5 < NDVI ≤ .6 | #d9ef8b | |
| .6 < NDVI ≤ .7 | #a6d96a | |
| .7 < NDVI ≤ .8 | #66bd63 | |
| .8 < NDVI ≤ .9 | #1a9850 | |
| .9 < NDVI ≤ 1.0 | #006837 |
References
L’NDVI medio di un campo varia in base alla varietà e alla fase fenologica della coltura.
Nello stesso campo o in campi vicini, in cui una coltura si trova allo stesso stadio fenologico, le aree in cui il valore di NDVI è significativamente più basso rispetto alla media presentano problemi nello sviluppo vegetativo, che possono essere causati da fattori molto diversi come:
- stress nutrizionali,
- attacchi parassitari,
- forti danni da grandine o gelata,
- scarsa emergenza.
Per identificare le aree potenzialmente problematiche di ciascun campo, si identifica il valore minimo e il valore massimo di NDVI nel campo.
Dopodichè in mappa si ricolora il campo associando il colore rosso al valore minimo, e il colore verde al valore massimo. Quest’operazione si chiama “normalizzazione”, e può essere eseguita anche considerando i valori minimi e massimi di un gruppo di campi definito dall’utente. Le zone del campo visibili in rosso sono quelle in cui la pianta si trova maggiormente in stress
NDMI – indice di stress idrico
L’NDMI (Normalized Difference Moisture Index) descrive il livello di stress idrico della coltura e si calcola come il rapporto tra la differenza e la somma delle radiazioni riflesse nel vicino infrarosso e nello SWIR, ossia come (NIR-SWIR)/(NIR+SWIR).
L’interpretazione del valore assoluto dell’NDMI permette di riconoscere immediatamente le zone dell’azienda o del campo che presentano problemi di stress idrico. L’NDMI si interpreta facilmente: i suoi valori variano tra -1 e 1, e a ciascun valore corrisponde una diversa situazione della coltura
| NDMI | INTERPRETAZIONE |
| -1 – -0.8 | Suolo nudo |
| -0.8 – -0.6 | Copertura vegetale quasi assente |
| -0.6 – -0.4 | Copertura vegetale molto bassa |
| -0.4 – -0.2 | Copertura vegetale bassa con stress idrico alto o copertura vegetale molto bassa con stress idrico basso |
| -0.2 – 0 | Copertura vegetale medio-bassa con stress idrico alto o copertura vegetale bassa con stress idrico basso |
| 0- 0.2 | Copertura vegetale media con stress idrico alto o copertura vegetale medio-bassa con stress idrico basso |
| 0.2 – 0.4 | Copertura vegetale alta e no stress idrico |
| 0.4 – 0.6 | Copertura vegetale alta e no stress idrico |
| 0.6 – 0.8 | Copertura vegetale molto alta e no stress idrico |
| 0.8 – 1 | Copertura vegetale totale e no stress idrico o ristagni o nuvole |
Anche l’NDMI medio di un campo varia in base alla varietà e alla fase fenologica della coltura.
Nello stesso campo o in campi vicini, in cui una coltura si trova allo stesso stadio fenologico, le aree in cui si rileva un valore di NDVI significativamente più basso rispetto alla media presentano normalmente problemi nello sviluppo vegetativo associati a stress idrico.
Per identificare le aree con stress idrico relativamente elevato in ciascun campo, si identifica il valore minimo e il valore massimo di NDMI nel campo; poi si esegue la normalizzazione come per l’NDVI. Le zone del campo dove l’NDMI è più basso sono quelle in cui la pianta si trova maggiormente in stress.
Vengono forniti molteplici indici di vegetazione come vigoria (NDVI, WDRVI, GNDVI, LAI, SAVI) stress idrico (NDMI e NMDI) e clorofilla (TCARI/OSAVI) calcolati da dati Sentinel 2. Il satellite mostra le immagini ogni 5 giorni a una risoluzione spaziale di 10 metri e gli indici sono consultabili per tutte le date di acquisizione degli ultimi 365 giorni.
NDVI
L’indice NDVI è quello maggiormente usato per indicare la presenza di vegetazione.Infatti questo indice viene calcolato a partire da immagini prodotte da sensori in grado di acquisire nel rosso (R) e nel vicino infrarosso (NIR). Esso mette in relazione lo spettro del rosso con quello del vicino infrarosso. Nello spettro del rosso c’è assorbimento da parte della clorofilla. Nello spettro del vicino infrarosso le foglie riflettono la luce per evitare il surriscaldamento. Perciò, per la sua definizione, la presenza di vegetazione assume valori maggiori di 0.2. Un valore negativo indica un cattivo stato di salute. Ciò può significare siccità o presenza di parassiti.
Infatti in caso di stress idrico le piante riducono l’attività fotosintetica e questo è evidenziato da bassi valori dell’indice.
SAVI
Quando la copertura di vegetazione è bassa (inferiore al 40%) l’indice NDVI non è in grado di offrire valori attendibili. Ciò perché i valori di riflettanza nel rosso e nel vicino IR sono influenzati dalla maggiore presenza di terreno non vegetato. Pertanto occorre correggere l’esistente NDVI con il valore derivante dalla luminosità del suolo. Perciò in tale contesto risulta pertanto utile la valutazione dell’indice SAVI.
GNDVI
L’indice di vegetazione GNDVI è molto utile per determinare la presenza di acqua, umidità e l’assorbimento di azoto. Il valore GNDVI varia da -1 a +1. Per il calcolo GNDVI occorrono lo spettro NIR e lo spettro verde.
NDRE
Le immagini multispettrali ottenute possono essere usate per il calcolo dell’NDRE. Esso può essere utilizzato per valutare lo stato di salute della vegetazione. È simile all’NDVI ma utilizza il rapporto dell’Infrarosso vicino (NIR) e nel Red-edge.
Tale indice viene utilizzato in viticoltura per pianificare l’inizio del raccolto. Oltre alla maturazione, però, anche la presenza di infestanti può modificare i livelli di clorofilla. Tale indice può dare informazioni sull’entità dell’infestazione di parassiti.
Il red edge è una regione che segna il confine tra l’assorbimento da clorofilla nella regione visibile rossa e la dispersione causata dalla struttura interna della foglia nella regione NIR.
Il red edge è una banda connessa alla concentrazione di clorofilla a livello fogliare.
In viticoltura, ad esempio durante la raccolta, il raggiungimento del contenuto massimo di zucchero nelle uve comporta un notevole cambiamento nei valori di NDRE. Questo cambiamento si verifica perché le molecole di zucchero non vengono più prodotte in elevata quantità dalla fotosintesi, dal momento che la frutta ha raggiunto la maturità.
Quindi, l’indice NDRE si dimostra essere anche uno strumento che permette di pianificare il raccolto e avere così prodotti di più alta qualità.
Altri fattori che possono cambiare i livelli di clorofilla e causare stress delle colture sono le infestazioni di insetti.
Utilizzando il NDRE è possibile determinare quanto sia grave un focolaio di infestazione e quindi utilizzare un modo preciso per porvi rimedio. Questo non solo permette di monitorare le epidemie, ma anche di ridurre i costi associati all’uso di antiparassitari e pesticidi.
Il NDRE dà indicazioni anche sul luogo in cui il fertilizzante occorre di più o di meno e ciò comporta non solo un vantaggio economico, ma anche un beneficio ambientale.
ARVI
In alcuni casi non si può tenere conto degli eventi atmosferici, o ci si vuole affidare ad un indice la cui variabilità ne sia minimamente influenzata.La correzione dell’effetto atmosferico nella banda del rosso è inserita tenendo conto delle informazioni sulle condizioni dell’atmosfera derivate dall’immagine nella banda del blu.
Ecco che viene utilizzato il cosiddetto indice ARVI essendo in media quattro volte meno sensibile agli effetti atmosferici del NDVI.
L’indice CCCI (Canopy Chlorophyll Content Index) è un indice di vegetazione che indica l’intensità della clorofilla presente nelle piante. Valori alti significano alta concentrazione di clorofilla, quindi di azoto e di conseguenza una buona salute della coltura. Viceversa, bassi valori possono suggerire la presenza di stress vegetativo e dunque indicarci dove intervenire.
TCARI Questo indice appartiene alla famiglia di indici CARI e indica l’abbondanza relativa della clorofilla.
È influenzato dalla riflettanza del terreno sottostante, in particolare nella vegetazione con un basso LAI.
Vari studi hanno evidenziato la sua efficacia se combinato con l’indice OSAVI, in particolare per correggere gli effetti del suolo.
Sintesi degli indici:
- NDVI (Normalized Difference Vegetation Index): è l’indice di vegetazione più diffuso. Si calcola come rapporto tra la differenza e la somma della riflettanza nel vicino infrarosso e nel rosso.
- GNDVI (Green-NDVI): ha un comportamento molto simile all’NDVI. Si calcola come rapporto tra la differenza e la somma della riflettanza nel vicino infrarosso e nel verde. Questo indice è consigliato per analizzare le colture nelle fasi di crescita da inizio stagione a metà stagione. L’indice è uguale al NDVI tranne per il fatto che misura lo spettro verde invece dello spettro del rosso ed è più sensibile alla concentrazione di clorofilla rispetto al NDVI. Rilevare frequentemente il GNDVI consente di ottimizzare l’irrigazione ed individuare a colpo d’occhio l’isolamento di acqua e come questo varia in tutto il campo, in tal modo si potrà irrigare in modo più efficiente in ogni sezione dell’appezzamento agricolo ottimizzando le linee di drenaggio.
- SAVI (Soil-Adjusted Vegetation Index): è simile all’NDVI, ma applica un valore di correzione per ridurre l’effetto del suolo nudo. Funziona bene anche con copertura vegetale bassa e permette di confrontare campi con suoli molto diversi. L’indice Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI) è stato sviluppato come una modifica del NDVI per correggere l’influenza della luminosità del terreno quando la copertura vegetativa è bassa.Infatti, nelle zone in cui la copertura vegetativa è bassa (<40%) la riflettanza della luce negli spettri del rosso e del vicino infrarosso è in grado di influenzare i valori di indice di vegetazione. Ciò è particolarmente problematico quando i confronti sono stati fatti attraverso diversi tipi di suolo che possono riflettere in modo diverso la quantità di luce nelle lunghezze d’onda infrarosse e rosse (cioè, suoli con differenti valori di luminosità).Il SAVI è strutturato in modo simile al NDVI ma con l’aggiunta di un fattore di correzione della luminosità suolo L, che va da 0 per coperture di vegetazione fitte a 1 per basse coperture di vegetazione. Il valore di 0.5 è il più tipico e corrisponde a coperture medie di vegetazione.Questo indice è consigliato per analizzare le colture nelle fasi iniziali o intermedie di crescita.L’analisi nella fase di crescita iniziale è raccomandata quando ci sono filari o piante chiaramente separate e dove il suolo è molto evidente.L’analisi nella fase di crescita intermedia è consigliata quando le piante sono in file separate e le chiome non si toccano o formano un’ombra uniforme sul suolo.
- WDRVI (Wide Dynamic Range Vegetation Index): applica un fattore di correzione all’NDVI in modo da risultare efficace anche con vegetazione ben sviluppata.
- EVI (Enhanced Vegetation Index): è un indice basato sulla riflettanza del rosso, del vicino infrarosso e del blu. È sensibile prevalentemente allo sviluppo vegetativo, mentre è poco influenzato dalla greenness; grazie a questo indice è possibile calcolare il LAI (Leaf Area Index) per alcune colture.
(Fonte: Agricolus.com)
FARMBOOK 