NDMI: Índice De Umidade De Diferença Normalizada
O Índice de Umidade de Diferença Normalizada (NDMI – Normalized Difference Moisture Index) detecta os níveis de umidade na vegetação usando uma combinação de bandas espectrais do infravermelho próximo (NIR) e do infravermelho de onda curta (SWIR). É um grande indicador do estresse hídrico nas culturas.
As condições severas de seca não só estressam as culturas como podem acabar com todo o rendimento. O NDMI pode detectar o estresse hídrico numa fase antecipada, antes de o problema se ter descontrolado. Além disso, a utilização do NDMI para monitorar a irrigação, especialmente em áreas onde as culturas requerem mais água do que a natureza pode fornecer, ajuda a melhorar significativamente o crescimento das culturas. E uma vez que as condições secas em áreas propensas ao fogo aumentam o risco de combustão, o NDMI tem ainda outra aplicação: monitoramento dos níveis de material inflamável.
Embora coloquialmente o NDMI seja frequentemente comparado com o índice NDWI, os dois devem ser efetivamente vistos como índices diferentes. Enquanto a NDMI e a versão de Gao da NDWI utilizam a combinação NIR-SWIR para detectar o teor de umidade nas folhas, a NDWI da McFeeters utiliza a combinação GREEN-NIR para realçar os corpos de água e monitorar a sua turvação. Assim, para evitar qualquer confusão, o NDMI usa uma combinação de banda infravermelha de onda curta NIR e deve ser tratado como um índice separado do NDWI que mede o teor de água dos corpos de água.
A Fórmula Do NDMI
O NDMI é calculado utilizando a refletância do infravermelho próximo (NIR) e o infravermelho de onda curta (SWIR):
NDMI = (NIR – SWIR) / (NIR + SWIR)
- Sentinel-2:
NDMI = (B08 – B11)/(B08 + B11)
- Landsat 4-5 TM:
NDMI = (B04 – B05) / (B04 + B05)
- Landsat 7 ETM+:
NDMI = (B04 – B05) / (B04 + B05)
- Landsat 8:
NDMI = (B05 – B06) / (B05 + B06)
- MODIS:
NDMI = (B02 – B06) / (B02 + B06)
As bandas NIR e SWIR foram selecionadas para a equação da banda NDMI para mitigar os efeitos da iluminação e da atmosfera. O canal espectral infravermelho de onda curta (SWIR) é sensível ao conteúdo de água da vegetação e à estrutura mesofílica das folhas. Por outro lado, a banda do infravermelho próximo (NIR) capta a refletância brilhante da estrutura interna das folhas e o conteúdo de matéria seca das folhas. Quando combinada, a precisão dos dados sobre o teor de água da vegetação torna-se muito mais elevada. Além disso, o NDMI é um melhor indicador de desmatamento do que o NDVI, graças a uma diminuição menos abrupta dos valores.
Interpretação Dos Valores Do NDMI
Como a maioria dos índices, o NDMI só pode ter valores entre -1 e -1, o que torna muito fácil a sua interpretação. O estresse hídrico seria indicado pelos valores negativos que se aproximam de -1, enquanto que o +1 pode indicar um alagamento. Portanto, cada valor intermédio corresponderá a uma situação agronómica ligeiramente diferente.
- -1 – -0.8 Solo descoberto,
- -0.8 – -0.6 Quase ausência de cobertura de copas,
- -0.6 – -0.4 Cobertura muito baixa de copas,
- -0.4 – -0.2 Cobertura de copas baixa e seca ou muito baixa e húmida,
- -0.2 – 0 Cobertura média-baixa e estresse hídrico elevado ou cobertura baixa e baixo estresse hídrico,
- 0 – 0.2 Cobertura média de copas e estresse hídrico elevado ou cobertura média-baixa e estresse hídrico baixo,
- 0.2 – 0.4 Cobertura de copas média-alta e estresse hídrico elevado ou cobertura média e estresse hídrico baixo,
- 0.4 – 0.6 Cobertura de copas alta, sem estresse hídrico,
- 0.6 – 0.8 Cobertura de copas muito alta, sem estresse hídrico,
- 0.8 – 1 Cobertura total de copas, sem estresse hídrico/alagamento
É importante ter em mente que os valores do NDMI variam ao longo da época de crescimento porque a refletância das plantas é ligeiramente diferente para cada fase fenológica. Existe também uma correlação interessante entre o NDMI e o NDVI. O estresse hídrico indicado pelos valores de NDMI pode ser confirmado por um NDVI significativamente inferior à média.
Quando É Utilizado?
O Índice de Umidade de Diferença Normalizada pode ser usado para:
- Monitorar regularmente o conteúdo de água nas culturas,
- Determinar zonas de campo/agricultura com estresse hídrico,
- Melhorar o planejamento logístico da colheita de árvores,
- Determinar os níveis de combustibilidade em áreas propensas ao fogo.
Visualização do NDMI
As duas formas comuns de visualizar os valores do NDMI são mapas e gráficos. Um mapa mostra vividamente a distribuição espacial do estresse hídrico através do(s) campo(s), enquanto um gráfico demonstra a sua evolução ao longo do tempo.
O intervalo de NDMI é de -1 a +1, onde os valores mais baixos (branco a castanho pálido) indicam um baixo teor de água na vegetação e os mais altos (em azul) correspondem a um elevado teor de água. Por outras palavras, a diminuição do NDMI indicará estresse hídrico, enquanto valores anormalmente altos de NDMI poderiam sinalizar um alagamento.
- Nesta imagem, é possível ver duas imagens do mesmo campo tiradas com dois anos de intervalo, ilustrando variações dos valores de NDMI. A imagem à esquerda não mostra sinais de estresse hídrico, enquanto que a imagem à direita revela culturas em estresse após um período prolongado de precipitação anormalmente baixa em 2021.
- O campo nesta imagem parece ter algumas das suas áreas inundadas como resultado das recentes chuvas fortes. A água não tem para onde escapar nestas áreas, pelo que se acumula em piscinas. O alagamento é um problema, uma vez que reduz significativamente o rendimento das culturas.
É portanto possível detectar áreas alagadas dentro de um campo utilizando o NDMI, resolver o problema e preveni-lo no futuro.