Você sabe o que são índices de vegetação?

 

Entre as técnicas de sensoriamento e ferramentas dos chamados Sistemas de Informação geográfica, o Processamento Digital de Imagens (PDI) é importante para o realce das informações superficiais, destacando-as por meio de fórmulas matemáticas em cada banda espectral de um sensor. Os índices de vegetação são operações algébricas que envolvem faixas de reflectância específicas, permitindo determinar a cobertura vegetal e a sua densidade (CRUZ et al. 2011). Segundo Moreira (2000), tais índices são combinações de dados espectrais de duas ou mais bandas, usualmente, a do vermelho e a do infravermelho próximo, cuja operação matemática obtém um valor adimensional. Nesse contexto, avaliar a densidade da cobertura vegetal constitui-se como uma estrutura essencial para estudos voltados para análise ambiental, gestão e planejamento de recursos naturais, compreensão dos processos hidrológicos, diagnóstico da dinâmica no espaço urbano e rural, entre outras finalidades.

Assim, o sensoriamento remoto passa a ser uma ferramenta importante para a identificação das áreas ocupadas pelas culturas (SANCHES et al., 2005), para a discriminação de variedades agrícolas (GALVÃO et al., 2009) e para a estimativa de parâmetros biofísicos utilizados em modelos de produtividade agrícola, como índice de área foliar (IAF) (DORAISWAMY et al., 2004). A relação entre o sensoriamento remoto e os parâmetros biofísicos pode ser feita por meio das bandas simples e, também, pela aplicação de índices de vegetação. Os índices de vegetação de banda larga são frequentemente utilizados para estimar parâmetros de vegetação, e a base física desses índices é atribuída à alta absorção da radiação pela clorofila e ao seu espalhamento pelas folhas, nas regiões espectrais do vermelho e do infravermelho próximo, respectivamente (GATES et al., 1965). Dentre os índices de vegetação usualmente utilizados, destacam-se: a razão simples (simple ratio – SR) (GATES et al., 1965); e o índice de vegetação por diferença normalizada (normalized difference vegetation index ‑ NDVI) (ROUSE et al., 1973), que é amplamente utilizado na estimativa de biomassa, do IAF e da produtividade (ASRAR et al., 1984; XAVIER, VETTORAZZI, 2004). Para minimizar o efeito das variações de brilho do solo, HUETE (1988) desenvolveu o índice de vegetação ajustado ao solo (soil‑ajusted vegetation index ‑ Savi), em que se utilizam as mesmas bandas do NDVI, porém com um deslocamento dos eixos espectrais. Com o advento do sensor moderate resolution imaging spectroradiometer (Modis), houve o surgimento de um novo índice de vegetação, o índice de vegetação realçado (enhanced vegetation index ‑ EVI), sensível à variação da estrutura do dossel, inclusive o IAF, a fisionomia da planta e a arquitetura do dossel (HUETE et al., 1997). 

NDVI

O Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (Normalized Difference Vegetation Index – NDVI) é a razão entre a diferença das reflectividades das bandas no infravermelho próximo e no vermelho do visível e pela soma dessas mesmas reflectividades exposto na Equação 1 (ROUSE et al. 1973). O NDVI é um indicador sensível da quantidade e condição da vegetação, cujos valores variam no intervalo de -1 a 1. Nas superfícies que contêm água ou nuvens, esta variação é sempre menor do que 0.

Onde: ρv é a banda do vermelho e ρiv é a banda do infravermelho próximo.

Fonte: Drone Visual

SAVI            

O Índice de Vegetação Ajustado ao Solo (Soil- -Adjusted Vegetation Index – SAVI) é um índice definido pela Equação 2, que leva em consideração os efeitos do solo exposto nas imagens analisadas, para ajuste do NDVI quando a superfície não está completamente coberta pela vegetação.

No qual: L é uma constante denominada de fator de ajuste do índice SAVI, podendo assumir valores de 0,25 a 1, dependendo da cobertura do solo. 

Conforme Huete (1988), um valor para L de 0,25 é indicado para vegetação densa e de 0,5 para vegetação com densidade intermediária e quando o valor de L for 1 é indicativo de vegetação com baixa densidade. Se o valor do SAVI for igual a 0, seus valores tornam-se igual aos valores do NDVI.

IAF

O Índice de Área Foliar (IAF) é um índice biofísico definido pela razão entre a área foliar de uma vegetação por unidade de área utilizada por esta vegetação, sendo um indicador da biomassa de cada pixel da imagem, computado pela seguinte equação empírica (ALLEN et al. 2002):

 

Fonte: Dirceu Gassen

Referências:

 

ALLEN R., TASUMI M., TREZZA R. 2002. SEBAL Surface Energy Balance Algorithm for Land. Advanced Training and Users Manual. Idaho Implementation, version 1.0.

ASRAR, G.; FUCHS, M.; KANEMASU, E.T.; HATFIELD, J.L. Estimating absorbed photosynthetic radiation and leaf area index from spectral reflectance in wheat. Agronomy Journal, v.76, p.300‑306, 1984.

CRUZ M.A.S., SOUZA A.M.B., JESUS J.S. 2011. Avaliação da cobertura vegetal por meio dos Índices de Vegetação SR, NDVI, SAVI e EVI na bacia do rio Japaratuba - Mirim em Sergipe. 2011. Anais...São José dos Campos: INPE, 2011. p. 1357-1364.

DORAISWAMY, P.C.; HATFIELD, J.L.; JACKSON, T.J.; AKHMEDOV, B. PRUEGER, J.; STERN, A. Crop condition and yield simulations using Landsat and MODIS. Remote Sensing of Environment, v.92, p.548‑559, 2004.

GALVÃO, L.S.; ROBERTS, D.A.; FORMAGGIO, A.R.; NUMATA, I.; BREUNIG, F.M. View angle effects on the discrimination of soybean varieties and on the relationships between vegetation indices and yield using off‑nadir Hyperion data. Remote Sensing of Environment, v.113, p.846‑856, 2009.

GATES, D.M.; KEEGAN, H.J.; SCHALETER, J.C.; WEINDER, V.R. Spectral properties of plants. Applied Optics, v.4, p.11‑20, 1965.

HUETE, A.R. A soil‑adjusted vegetation index (SAVI). Remote Sensing of Environment, v.25, p.295‑309, 1988.

HUETE, A.R.; LIU, H.Q.; BATCHILY, K.; VAN LEEUWEN, W. A comparison of vegetation indices global set of TM images for EOS‑MODIS. Remote Sensing of Environment, v.59, p.440‑451, 1997.

MOREIRA R.C. 2000. Influência do posicionamento e da largura de bandas de sensores remotos e dos efeitos atmosféricos na determinação de índices de vegetação. São José dos Campos. Inst. Nac. Pesq. Esp., INPE. (Dissert. Mestr. Sens. Remoto).

ROUSE J.W., HAAS H.R. SCHELL J.A. DEERING D.W. 1973. Monitoring vegetation systems in thegreat plain with ERTS. In: Earth Resources Technology Satellite - 1 Symposium, 3, 1973. Proc... Washington, v. 1, Sec. A, p. 309-317.

SANCHES, I.D.A.; EPIPHANIO, J.C.N.; FORMAGGIO, A.R. Culturas agrícolas em imagens multitemporais do satélite Landsat. Agricultura em São Paulo, v.52, p.83‑96, 2005.

XAVIER, A.C.; VETTORAZZI, C.A. Mapping leaf area index through spectral vegetation indices in a subtropical watershed. International Journal of Remote Sensing, v.25, p.1661‑1672, 2004