09/25/2020

NDVI FAQ: Tudo O Que Você Precisa Saber Sobre O Índice

NDVI tem sido um dos índices de vegetação mais usados de maneira remota desde sua introdução em 1970s. Com o aumento da disponibilidade das imagens de satélite remotamente, cada vez mais pessoas têm adotado o NDVI na sua atividade além do âmbito da ciência.

A agricultura é agora a indústria mais popular aproveitando tais vantagens dos dados de satélite como a grande cobertura de área, precisão dos resultados, e alta frequência de captura, o que significa que um território tão pequeno como um único campo ou tão grande como um país inteiro pode ser observado desde o espaço a uma certa frequência.

E no entanto, ainda há falta de conhecimento e muitas crenças falsas em torno destes misteriosos índices de vegetação. Para ajudar os usuários a compreender melhor como trabalhar com NDVI da forma mais eficaz e colher mais benefícios, decidimos apresentar esta FAQ (QFP).

Vamos mergulhar!

O Que É Um IV Ou Índice De Vegetação?

Você deve saber que a refletância espectral da vegetação através de diferentes bandas medidas pelo sensor serve como indicador da presença de plantas ou árvores e do seu estado geral. Assim, um índice de vegetação é uma combinação matemática de duas ou mais dessas bandas espectrais que aumenta o contraste entre a vegetação (com reflectância elevada) e o solo nu, estruturas artificiais, etc., bem como quantifica as características das plantas, tais como biomassa, vigor, densidade, etc.

Existem mais de uma centena de índices para análise da vegetação; para saber mais, consulte a Base de Dados do Índice.

O Que É O NDVI Em Sensoriamento Remoto?

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.

O Que É Que O NDVI Mostra?

Em termos simples, NDVI ajuda a diferenciar a vegetação de outros tipos de cobertura do solo (artificial) e a determinar o seu estado geral. Permite também definir e visualizar áreas vegetadas no mapa, assim como detectar alterações anormais no processo de crescimento.

Como É Calculado O NDVI?

Seu cálculo se faz com a seguinte fórmula: NDVI = (NIR-Vermelho) / (NIR+Vermelho), onde NIR é uma luz quase infravermelha e Vermelho é uma luz vermelha visível. Há um grande número de ferramentas GIS online gratuitas que lhe permitem calculá-lo instantaneamente.

Como Calcular NDVI No QGIS?

Para calcular o índice NDVI no QGIS, deve-se utilizar a calculadora raster QGIS, carregando os dados necessários. Utiliza a fórmula padrão do NDVI em QGIS. Por exemplo, se se estiver utilizando dados Landsat 8, NDVI = (Banda 5 – Banda 4)/(Banda 5 + Banda 4), onde a Banda 5 e a Banda 4 significam ondas Vermelhas (0,64-0,67 micrómetros) e NIR (0,85-0,88 micrómetros), respectivamente.

Com Crop Monitoring, os dados estão facilmente disponíveis com numerosas imagens. Não é necessário introduzir dados específicos para calculá-lo, nem ter qualquer software de trabalho para obter os dados necessários.

Como Calcular NDVI No ArcGIS?

ArcGIS usa a mesma fórmula do que o índice NDVI para gerar os dados de entrada. Para calcular o NDVI no ArcGIS Raster Calculator, é necessário que os dados sejam introduzidos manualmente ou carregados externamente para gerar ele. Além disso, ArcGIS Image Analyst é uma extensão que permite uma visualização avançada das imagens automaticamente. 

Com Crop Monitoring, os dados estão disponíveis facilmente com numerosas imagens. Não precisa introduzir dados específicos para calculá-lo, como também não ter algum software do área do trabalho para obter os dados necessários. 

Que Tipo De Bandas Usaria Para Calcular O NDVI?

Como se deduz da fórmula, é necessário tomar o valor de reflectância em duas bandas para seu cálculo. Note que não poderá calculá-lo utilizando imagens de cores naturais ou outro tipo de compósitos de bandas, apesar de estas poderem conter as bandas necessárias.

Como Funciona O NDVI?

Basicamente, o NDVI funciona comparando matematicamente a quantidade de luz vermelha visível absorvida e a luz quase infravermelha refletida.

O pigmento de clorofila na planta saudável absorve a maior parte da luz vermelha visível, embora 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 de forma fiável a cobertura vegetal separadamente de outros tipos de cobertura natural do solo.

esquema de como o índice NDVI funciona

Que Valor Do NDVI Representa A Vegetação Saudável, Positiva Ou Negativa?

Como deve saber, os resultados do cálculo variam de -1 a 1. Os valores negativos do NDVI correspondem a áreas com superfícies de água, estruturas construídas pelo homem, rochas, nuvens e neve; o solo descoberto cai normalmente dentro do intervalo 0,1 – 0,2; e as plantas terão sempre valores positivos entre 0,2 e 1. A vegetação saudável e densa deve estar acima de 0,5, e a vegetação escassa cairá muito provavelmente dentro do intervalo 0,2 – 0,5. No entanto, é apenas uma regra geral e você deve ter sempre em conta a estação do ano, o tipo de planta e as peculiaridades regionais para saber exatamente o que significam seus valores.

como interpretar os valores do índice NDVI

Como Medir A Densidade De Vegetação Com NDVI?

Na maioria dos casos, valores do NDVI entre 0,2 e 0,4 correspondem a áreas com vegetação escassa; vegetação moderada tende a variar entre 0,4 e 0,6; qualquer coisa acima de 0,6 indica a maior densidade possível de folhas verdes.

Se estiver analisando culturas, certifique-se de ter em conta o tipo de culturas plantadas e a largura da linha à medida que interpreta os resultados obtidos.

O problema com o NDVI como instrumento para medir a densidade da vegetação é que ele se satura em grandes quantidades de biomassa verde. Simplificando, pode acabar por ter as mesmas leituras de NDVI para uma densidade de vegetação baixa e muito alta. Considere a utilização de EVI (Enhanced Vegetation Index), que é uma versão ajustada de NDVI que é especialmente precisa em áreas com uma copa densa. Pode saber mais sobre o EVI aqui. Outra alternativa é o NDRE (Normalized Difference Red Edge), um índice que é bom para culturas espessas permanentes ou outras culturas densas.

O Que É A Imagem NDVI E Como Interpretá-la?

Tradicionalmente, os valores NDVI são apresentados como um mapa a cores, onde cada cor corresponde a uma determinada gama de valores. Não existe uma paleta de cores padrão, mas a maioria dos softwares utilizam o “vermelho-verde”, o que significa que as tonalidades vermelho-alaranjado-amarelo indicam solo nu ou vegetação morta/escassa, e todas as tonalidades de verde são um sinal de cobertura vegetal normal a densa.

Se ainda não souber como é a interpretação de imagens em NDVI, basta verificar a legenda índice, como a que temos no LaNDVIewer (mostrado na imagem no canto inferior direito). E recorde que algum software permite criar imagens NDVI com a sua própria paleta.

Imagens NDVI do LandViewer

Quais São As Alternativas Do NDVI?

Existe uma quantidade razoável de índices de vegetação, que se baseiam no NDVI padrão. Contrariamente, são ajustados ao brilho do solo, efeitos atmosféricos, e outros fatores que normalmente afectam os seus resultados. São EVI, SAVI, ARVI, ARVI, GCL, SIPI, e pode saber mais sobre eles aqui.

O Que Mede NDVI Nas Colheitas?

Em termos simples, NDVI mede o estado e a saúde das culturas ou o vigor das colheitas. Este índice de vegetação é um indicador de verde e tem uma forte correlação com a biomassa verde, o que é indicativo de crescimento. Sabe-se também que seus valores têm uma alta correlação com o rendimento das culturas, o que significa que pode ser utilizado como ferramenta para medir a produtividade das culturas e prever o rendimento futuro.

Pode O NDVI Mostrar A Fase Das Colheitas?

De facto, os valores NDVI obtidos com dados de satélite com alta resolução temporal (por exemplo, MODIS) têm uma forte correlação com as fases fenológicas das culturas (afloramento, maturidade, colheita). No entanto, existem certas limitações. Por exemplo, durante as fases iniciais de crescimento das culturas, quando a área foliar verde é pequena, os resultados de NDVI são muito sensíveis aos efeitos de fundo do solo. O índice também pode se saturar em fases posteriores, quando as culturas atingem o fecho da copa, e produzir resultados imprecisos.

O Valor Do NDVI É Diferente Para Culturas Diferentes?

Certamente que 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, como resultado, produzem diferentes valores do NDVI em vários tipos de cultura.

O Que É Um Valor Normal NDVI Para O Milho / Trigo / Colza / Soja?

Infelizmente, não existem normas estabelecidas de valores NDVI para diferentes tipos de culturas porque cada campo é único e as leituras dependem de uma combinação de vários fatores (clima, tipo de solo, práticas de gestão agrícola). Recomendamos a obtenção de dados de satélite ao longo de várias estações e a geração de séries temporais NDVI para identificar os padrões de cultivo e os valores normais para o seu próprio campo.

Posso Utilizar NDVI Para Vinhedos?

Depende. O NDVI tem sido utilizado para avaliar o vigor da vinha, mas a precisão dependerá das práticas de gestão do solo. Se estiver crescendo uma cultura de cobertura entre linhas de vinha, será difícil distinguir as áreas correspondentes ao NDVI da vinha daquelas correspondentes à cultura de cobertura NDVI. Se as entre-fileiras só tiverem solo nu, seus resultados tendem a ser mais exatos.

Como Utilizar O NDVI Na Agricultura?

Quando se trata de culturas, há uma série de aplicações. O NDVI pode ser usado para:

  • Medir biomassa e avaliar o estado e saúde das colheitas.
  • Identificar pragas, doenças, fungos, ou focos excessivamente secos no campo antes que os danos sejam feitos.
  • Observar a dinâmica da vegetação ao longo de toda a estação de crescimento.
  • Estabelecer condições normais de crescimento para as culturas na área específica com NDVI Time Series.
  • Estimar o rendimento das colheitas (nunca só, apenas combinada com outros parâmetros utilizados para a previsão).
  • Detectar áreas de preocupação dentro do campo mais rapidamente, e gastar água, nutrientes das culturas e pesticidas mais eficazmente.
  • Monitorar as condições de pastagem e produtividade.
  • Monitorar a seca e ajudar na previsão de zonas de risco de incêndio.

Pode O NDVI Ser Utilizado Para Otimizar A Aplicação De Fungicidas?

Definitivamente, sim. Primeiro, pode utilizar os mapas NDVI do seu campo para validar os resultados da aplicação de vários fungicidas e ver qual deles conduz a culturas mais saudáveis e mais resistentes. Segundo, a imagem NDVI pode ser utilizada como um mapa de prescrições mostrando-lhe as áreas, onde as culturas podem ter sofrido de doenças fúngicas, assim os fungicidas podem ser aplicados em conformidade. Custará menos do que fumigar o campo inteiro.

Como Pode O NDVI Ajudar A Erradicar A Infestação De Ervas Daninhas?

A gestão de ervas daninhas é mais poderosa com dados de satélite. O perfil NDVI de culturas sem ervas daninhas difere visivelmente do perfil das culturas infestadas de ervas daninhas.

De acordo com vários estudos, as imagens NDVI podem ser utilizadas para detectar infestações de ervas daninhas em culturas de estação tardia. Calculado a partir de imagens aéreas ou de satélite de alta resolução adquiridas algumas semanas antes da senescência das culturas, este índice pode ajudar a diferenciar entre plantas sem ervas daninhas e plantas infestadas de ervas daninhas, estas últimas teriam uma resposta espectral mais elevada (= valores NDVI mais elevados). Como alternativa, as áreas infestadas de ervas daninhas podem ser detectadas com imagens pós-colheita. As imagens NDVI podem, portanto, servir como mapas de prescrição de herbicidas, permitindo-lhe pulverizar apenas os pedacinhos de erva em vez de todo o campo e reduzir o impacto ambiental e os custos.

Para detectar um surto de ervas daninhas em colheitas em fase inicial, seriam necessários sensores terrestres.

É O NDVI Uma Ferramenta Eficaz De Gestão De Riscos Para O Seguro De Colheitas?

Certamente que sim. As companhias de seguros têm vindo a colher os benefícios da utilização de tecnologia de satélite e de imagens NDVI, em particular, para:

  • Quantificar rápida e precisamente as perdas causadas por condições meteorológicas severas, excesso de pulverização, seca, etc., gastando muito menos tempo e recursos humanos;
  • Obter conhecimentos de campo com imagens históricas datadas de 30-40 anos atrás;
  • Monitorar campos de qualquer escala (de um distrito para uma região/estado ou um país inteiro), com atualizações em tempo real e preparar-se para pagamentos de indemnizações com antecedência;
  • Identificar campos que não são elegíveis para pagamento (por exemplo, queimadas ilegais).

Como Diferenciar Entre As Culturas E As Árvores?

Isto pode ser complicado. Tanto as culturas como as árvores podem ter valores elevados de NDVI, o que torna difícil distinguir entre as duas. A forma mais fácil é calcular seu valor médio para cada um dos 3 meses do ano passado. As áreas com altos valores durante mais de 3 meses consecutivos significarão provavelmente florestas de coníferas. As culturas raramente mantêm NDVI elevados durante este tempo.

Como Detectar A Limpeza / O Desmatamento De Florestas Com NDVI?

Aqui tem opções. Pode calcular seu valor médio durante vários meses desde a data do alegado desmatamento e compará-lo com a média do NDVI dos mesmos meses há um ano. Se há pelo menos uma queda de 0,25, então é muito provável que tenha achado um corte de árvore. Ou pode utilizar uma ferramenta de detecção automática de alterações: destacará os locais, onde ocorreram quaisquer alterações da cobertura terrestre, num par de imagens tiradas em datas diferentes (de preferência, para o mesmo mês ao longo de anos diferentes).

Corte maciço de florestas antigas na Ilha de Vancouver, Canadá entre 2017 e 2018

Corte massivo de florestas antigas na ilha de Vancouver, Canadá, entre 2017 e 2018

É importante realizar análises com imagens que tenham a menor cobertura possível de nuvens para evitar falsos valores negativos. O problema com este método é que ele não identifica a razão exata da perda florestal. Além da limpeza, a perda da cobertura florestal pode ser devida a incêndios, furacões, ou utilização de produtos químicos.

É Possível Medir A Temperatura Da Floresta E Identificar Os Incêndios Florestais Com NDVI?

Não. O NDVI não tem bandas para fazer isto. Contudo, ele ganhou a reputação de detector de seca, o que significa que pode apontar as áreas cobertas com vegetação demasiado seca (= valores baixos de NDVI), onde o risco de incêndio está obviamente no seu máximo.

Pode O NDVI Ser Usado Para Medir A Abundância De Forragem?

A resposta é sim e não. Sabe-se que os criadores de gado utilizaram NDVI para verificar a presença e as condições da erva nos seus pastos. No entanto, se estiver a lidar com áreas onde as gramíneas forrageiras estão escondidas debaixo de uma árvore densa e/ou copa do mato (por exemplo, florestas tropicais), ele não será fiável como instrumento de medição da abundância de erva.

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