Más allá del NDVI: 4 índices de vegetación para monitorear cultivos

El NDVI es el índice de vegetación más conocido y un excelente punto de partida para revisar el vigor de un cultivo. Sin embargo, no ofrece una imagen completa: puede perder sensibilidad cuando el dosel se vuelve muy denso y sus lecturas pueden verse afectadas por el suelo expuesto durante las primeras etapas de desarrollo.

Para complementar el diagnóstico, un análisis multiespectral puede combinar varios índices. En este artículo revisamos cuatro especialmente útiles: NDRE, GNDVI, EVI2 y MSAVI. Cada uno enfatiza una parte diferente del dosel y responde mejor a una pregunta distinta.

Antes de calcular un índice

Los índices combinan la cantidad de luz que refleja el cultivo en distintas bandas espectrales:

• Rojo: la clorofila lo absorbe fuertemente.
• Verde: la vegetación verde refleja parte de esta luz visible.
• Borde rojo: transición entre la absorción del rojo y la reflexión del NIR.
• NIR: infrarrojo cercano, reflejado con intensidad por hojas sanas.

Como regla general, usa valores de reflectancia de superficie entre 0 y 1. Las imágenes también deben estar alineadas y corregidas por nubes, sombras y diferencias importantes de iluminación. Para comparar fechas, mantén un protocolo consistente de captura y calibración.

1. NDRE: índice de diferencia normalizada del borde rojo

Fórmula:

NDRE = (NIR − Borde rojo) / (NIR + Borde rojo)

El NDRE es sensible a diferencias de clorofila y condición del dosel. En lugar de usar la banda roja como el NDVI, utiliza la banda de borde rojo. Por eso suele ser útil en las etapas medias y tardías, cuando el cultivo ya cerró el dosel y el NDVI empieza a discriminar menos entre cambios adicionales.

Las bandas de borde rojo aportan información para estimar diferencias de clorofila y relacionadas con nitrógeno, pero el NDRE no mide nitrógeno directamente: una variación también puede relacionarse con enfermedad, estrés hídrico u otros factores.

Ejemplo: con NIR = 0.62 y borde rojo = 0.30, NDRE = 0.32 / 0.92 ≈ 0.35.

Mejores usos: monitorear cultivos después del cierre del dosel, detectar diferencias de clorofila, comparar zonas de manejo y seguir el desarrollo de media y última temporada.

2. GNDVI: índice verde de diferencia normalizada

Fórmula:

GNDVI = (NIR − Verde) / (NIR + Verde)

El GNDVI se parece al NDVI, pero reemplaza el rojo por la banda verde. El verde puede conservar sensibilidad a variaciones de clorofila cuando el rojo ya está fuertemente absorbido. Por eso se usa para estudiar actividad fotosintética, vigor y diferencias relacionadas con clorofila.

Ejemplo: con NIR = 0.62 y verde = 0.18, GNDVI = 0.44 / 0.80 = 0.55.

Mejores usos: detectar diferencias de verdor, comparar tratamientos de fertilización, identificar zonas con desarrollo inusual y complementar el NDVI durante el ciclo.

Un GNDVI bajo no equivale automáticamente a una recomendación de fertilizante. También puede deberse a falta de agua, enfermedad, mala emergencia u otra causa de menor crecimiento.

3. EVI2: índice de vegetación mejorado de dos bandas

Fórmula:

EVI2 = 2.5 × (NIR − Rojo) / (NIR + 2.4 × Rojo + 1)

EVI2 usa únicamente las bandas roja y NIR. Fue diseñado para conservar parte de las ventajas de ajuste al suelo y de sensibilidad en alta biomasa del EVI original, sin necesitar una banda azul.

Es especialmente útil en doseles densos. Cuando el NDVI se concentra cerca de su rango superior después del cierre del dosel, EVI2 puede conservar sensibilidad a diferencias de estructura, área foliar y desarrollo. Con NIR = 0.62 y rojo = 0.10, el ejemplo da EVI2 = 1.30 / 1.86 ≈ 0.70.

Mejores usos: monitorear alta biomasa, seguir el crecimiento después del cierre del dosel, comparar patrones de desarrollo, crear series temporales y reducir algunos efectos del fondo del suelo.

La constante 1 de la fórmula es importante: calcula EVI2 con reflectancia entre 0 y 1. Los valores enteros de Sentinel-2 entre 0 y 10,000 deben reescalarse antes de usarse.

4. MSAVI: índice de vegetación ajustado al suelo modificado

Fórmula:

MSAVI = [2 × NIR + 1 − √((2 × NIR + 1)² − 8 × (NIR − Rojo))] / 2

MSAVI reduce la influencia del suelo visible cuando la vegetación todavía no cubre por completo el terreno. Esto es relevante durante la emergencia y el desarrollo temprano, cuando un píxel puede contener plantas y suelo expuesto. El color, la humedad y el brillo del suelo pueden arrastrar el NDVI y dificultar la comparación.

Con NIR = 0.40 y rojo = 0.20, el resultado es aproximadamente 0.31. Mejores usos: monitorear emergencia, mapear cobertura incompleta, detectar establecimiento desigual, trabajar en zonas secas con suelo expuesto y comparar áreas de siembra al inicio del ciclo.

Al igual que EVI2, MSAVI debe calcularse con reflectancia escalada de 0 a 1 porque la fórmula incluye constantes numéricas fijas.

¿Cuál índice conviene usar?

No hay un índice universalmente superior. La etapa del cultivo, el sensor, la cobertura del suelo y la pregunta de manejo determinan cuál aporta más información. En la práctica, comparar varias capas suele ser más útil que intentar describir el cultivo con un solo número. Consulta también nuestra guía sobre índices de vegetación y la explicación de cómo funciona el NDVI.

Limitaciones importantes

Los índices identifican diferencias espectrales, pero no diagnostican por sí solos la causa. Un área con NDRE o GNDVI bajo podría tener deficiencia de nitrógeno, problemas de riego, enfermedad, daño por insectos, compactación, mala emergencia, sombras o un error de adquisición.

Para interpretarlos con mayor confianza, compara cada zona con:

• El mismo cultivo y variedad.
• Una etapa de desarrollo similar.
• Fechas anteriores del mismo lote.
• Una zona de referencia conocida como saludable.

Evita umbrales universales si no han sido validados para el cultivo, sensor, región y sistema de manejo específicos. La inspección en campo, la información de suelo, el clima y los registros de desarrollo siguen siendo necesarios para tomar una decisión.

Preguntas frecuentes

Si quieres comparar estos índices sobre tu cultivo, conoce el análisis multiespectral de GeoField o agenda una demo con nuestro equipo.

Referencias

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