Monitoreo de pastizales naturales mediante índices de vegetación

Procesamiento de las imágenes satelitales

A partir de las potencialidades de los sensores remotos para observar la superficie terrestre, los índices de vegetación aparecen como resultado de la comparación de la respuesta espectral de la vegetación en distintas longitudes de onda, más específicamente en las del rojo e infrarrojo cercano. El contraste de absorción de luz en el rojo y de reflexión en el infrarrojo cercano, es lo que básicamente constituye al índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI), expresado en el siguiente cociente:

NDVI = (rIRC – rROJO)
(rIRC + rROJO)

Es el índice de vegetación más utilizado, tanto por su sencillez en el cálculo como por su facilidad de interpretación, permite detectar la presencia de vegetación verde y caracterizar su distribución espacial y cambios espacio-temporales. Como contrapartida, no es capaz de minimizar la influencia del suelo ni de la atmósfera. Por ello, se han desarrollado otros índices de vegetación que sí permiten mitigar dichos efectos, tal es el caso del EVI (Enhanced Vegetation Index). El índice EVI se calcula a partir de la siguiente fórmula:

Donde: ρ = reflectancia en superficie L = coeficiente de ajuste del entorno (Suelo) C1 y C2 = coeficientes de corrección atmosférica Fuente: Huete et al., 2002.

Las imágenes TERRA/MODIS son adquiridas mediante servidor web de NASA (https://lpdaac.usgs.gov/data_access/data_pool) en forma gratuita y preprocesadas con software libre bajo licencia GNU/GPL MRTool (https://lpdaac.usgs.gov/tools/modis_reprojection_tool), de las cuales se extrae la información correspondiente a los índices de vegetación NDVI (normalized difference vegetation index) y EVI (enhanced vegetation index). El producto de MODIS utilizado a tal efecto se denomina MOD13Q1, del cual se obtienen los mejores valores posibles de NDVI y EVI a intervalos de 16 días y con resolución espacial de 250 metros. Cabe aclarar que existen otras imágenes, por ejemplo NOAA, con las cuales es posible hacer análisis similares. Una vez obtenidas las imágenes NDVI y EVI, se realiza un análisis multitemporal a través del cual se estima la variación relativa de los índices de vegetación. Con los datos satelitales existentes desde el año 2000 hasta la actualidad, se obtiene una serie histórica con la cual se calcula promedio y desvío standard. Para obtener las variaciones relativas (VR) se relaciona el promedio de la quincena del mes del año corriente con su promedio histórico y se lo divide por el desvío standard para cada píxel, con la intención de incorporar la variabilidad propia de cada uno. Una alternativa posible es calcular la variación relativa porcentual (VRP) donde el denominador de la ecuación es el promedio histórico y no el desvio estándar. Ambas (VR y VRP) son formas posibles de estimar la variación interanual de un recurso:

La información se procesa con el software QGIS y se elabora la cartografía correspondiente en la cual se expresan dichas variaciones en forma gráfica y de acuerdo a rangos que varían de acuerdo a los resultados obtenidos Los rangos utilizados para la variación relativa (VR) son:

Los rangos utilizados para la variación relativa porcentual (VRP) son:

Interpretación de la información

Los índices relativos nos ayudan a interpretar en qué medida la productividad del pastizal es inferior, superior o similar al promedio histórico, y a partir de ello tomar mejores decisiones. Dado que no todos los sitios poseen la misma variabilidad interanual, el uso de VR, donde el denominador es el desvio estándar, permite relativizar las diferencias entre el año en curso y su valor promedio refiriéndolo a la propia variabilidad (desvío estándar) de cada pixel. De esta forma es posible realizar comparaciones regionales entre zonas con diferentes variabilidades interanuales del NDVI. Por otro lado la VRP permite conocer de una manera aproximada y simple que diferencia porcentual en el crecimiento existe entre el año en curso y promedio histórico. No obstante dado que la relación entre el IVN y la productividad del pastizal no es directa, dicha interpretación debe ser cuidadosa y considerando siempre los elementos observados a campo. Para ambos índices, valores negativos indicarían crecimientos del pastizal inferiores al promedio y valores positivos crecimientos superiores. Esta situación se correlaciona colorimétricamente en el mapa con diferentes intensidades de rojo (crecimientos inferiores) y verde (crecimientos superiores).