NDMI (Índice De Humedad De Diferencia Normalizada)

Descripción Del Índice NDMI

El Índice de Humedad de Diferencia Normalizada (NDMI, Normalized Difference Moisture Index) detecta los niveles de humedad en la vegetación utilizando una combinación de bandas espectrales del infrarrojo cercano (NIR) y del infrarrojo de onda corta (SWIR). Es un gran indicador del estrés hídrico en los cultivos.

Las condiciones de sequía extrema no sólo estresan los cultivos, sino que pueden acabar con toda la producción. El NDMI puede detectar el estrés hídrico en una fase temprana, antes de que el problema se haya ido de las manos. Además, el uso del NDMI para supervisar el riego, especialmente en zonas donde los cultivos requieren más agua de la que la naturaleza puede suministrar, ayuda a mejorar significativamente el crecimiento de los cultivos. Todo ello convierte al NDMI en una excelente herramienta agrícola. Y dado que las condiciones de sequía en las zonas propensas a los incendios aumentan el riesgo de combustión, el NDMI tiene otra aplicación: la monitorización de los niveles de material combustible.

Aunque coloquialmente se suele comparar el NDMI con el índice NDWI, ambos deben considerarse efectivamente como índices diferentes. Mientras que el NDMI y la versión de Gao del NDWI utilizan la combinación NIR-SWIR para detectar el contenido de humedad en las hojas, el NDWI de McFeeters utiliza la combinación VERDE-NIR para resaltar las masas de agua y controlar su turbiedad. Por lo tanto, para evitar cualquier confusión, el NDMI utiliza una combinación de bandas NIR-infrarrojo de onda corta y debe tratarse como un índice independiente del NDWI, que mide el contenido de agua de las masas de agua.

Fórmula Del NDMI

El NDMI se calcula utilizando la reflectancia del infrarrojo cercano (NIR) y del infrarrojo de onda corta (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)

Las bandas NIR y SWIR están seleccionadas para la ecuación de bandas NDMI para mitigar los efectos de la iluminación y la atmósfera. El canal espectral infrarrojo de onda corta (SWIR) es sensible al contenido de agua de la vegetación y a la estructura del mesófilo de las hojas. Por otro lado, la banda del infrarrojo cercano (NIR) recoge la reflectancia brillante de la estructura interna de la hoja y el contenido de materia seca de la misma. Cuando se combinan, la precisión de los datos sobre el contenido de agua de la vegetación es mucho mayor. Además, el NDMI es un mejor indicador de la deforestación que el NDVI gracias a una disminución menos abrupta de los valores.

Interpretación De Los Valores Del NDMI

Como la mayoría de los índices, el NDMI sólo puede tener valores entre -1 y +1, lo que facilita su interpretación. El estrés hídrico vendría señalado por los valores negativos que se acercan a -1, mientras que el +1 puede indicar anegamiento. Por lo tanto, cada valor intermedio corresponderá a una situación agronómica ligeramente diferente.

INTERPRETACIÓN DEL NDMI

-1 – -0.8 Suelo desnudo,
-0.8 – -0.6 Cobertura del dosel casi inexistente,
-0.6 – -0.4 Cobertura del dosel muy baja,
-0.4 – -0.2 Cobertura del dosel baja y seca o muy baja y húmeda,
-0.2 – 0 Cobertura del dosel media-baja y estrés hídrico alto o cobertura del dosel baja y estrés hídrico bajo,
0 – 0.2 Cobertura media del dosel y alto estrés hídrico o cobertura media-baja del dosel y bajo estrés hídrico,
0.2 – 0.4 Cobertura del dosel media-alta y estrés hídrico alto o cobertura media y estrés hídrico bajo,
0.4 – 0.6 Cobertura del dosel alta, sin estrés hídrico,
0.6 – 0.8 Cobertura del dosel muy alta, sin estrés hídrico,
0.8 – 1 Cobertura total del dosel, sin estrés hídrico/anegamiento.

Es importante tener en cuenta que los valores del NDMI varían a lo largo de la temporada de crecimiento porque la reflectancia de las plantas es ligeramente diferente en cada fase fenológica. El estrés hídrico indicado por los valores del NDMI puede confirmarse mediante un NDVI significativamente inferior a la media.

¿Cuándo Se utiliza?

El Índice de Humedad de Diferencia Normalizada puede utilizarse para:

Monitorizar regularmente el contenido de agua en los cultivo,
Determinar las zonas del campo con estrés hídrico,
Mejorar la planificación logística de la cosecha de árboles,
Determinar los niveles de combustibilidad en zonas propensas a incendios.

Visualización Del NDMI

Las dos formas habituales de visualizar los valores del NDMI son los mapas y los gráficos. Un mapa muestra de forma clara la distribución espacial del estrés hídrico en el campo o campos, mientras que un gráfico muestra su evolución en el tiempo.

El rango del NDMI es de -1 a +1, donde los valores más bajos (de blanco a marrón pálido) indican un bajo contenido de agua en la vegetación, y los más altos (en azul) corresponden a un alto contenido de agua. En otras palabras, la disminución del NDMI indicará estrés hídrico, mientras que los valores anormalmente altos del NDMI podrían señalar anegamiento.

En esta captura de pantalla, se pueden ver dos imágenes del mismo campo tomadas con dos años de diferencia, que ilustran las variaciones de los valores del NDMI. La imagen de la izquierda no muestra signos de estrés hídrico, mientras que la imagen de la derecha revela cultivos estresados tras un periodo prolongado de precipitaciones inusualmente bajas en 2021.

NDMI del mismo campo calculado con 2 años de diferencia

El campo de esta imagen parece tener algunas de sus zonas anegadas como consecuencia de las recientes e intensas lluvias. El agua no tiene por dónde fluir en estas zonas, por lo que se acumula en charcos. El anegamiento es un problema, ya que reduce considerablemente el rendimiento de los cultivos.