Nota Técnica

Uso del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) en Agricultura

mayo 30, 2025

Introducción

El Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) es una herramienta valiosa en la agricultura que permite a los productores evaluar la salud y el vigor de sus cultivos de manera eficiente y a gran escala. Se basa en la forma en que las plantas reflejan la luz en diferentes longitudes de onda, específicamente la luz roja y la luz infrarroja cercana (NIR).

Las plantas sanas, con alta concentración de clorofila, absorben gran parte de la luz roja para la fotosíntesis y reflejan una gran cantidad de luz NIR debido a la estructura celular de sus hojas. El NDVI cuantifica esta diferencia utilizando la siguiente fórmula:

NDVI= (NIR+R) / (NIR−R)

Donde:

NIR es la reflectancia en la banda del infrarrojo cercano.

R es la reflectancia en la banda roja.

Los valores de NDVI varían de -1 a +1:

-Valores bajos (cercanos a 0 o negativos): Indican áreas sin vegetación o con vegetación muy escasa, como suelo desnudo, agua, nieve o áreas urbanas.

-Valores moderados (0.2 a 0.5): Sugieren vegetación dispersa o en etapas tempranas de crecimiento, o plantas bajo estrés.

-Valores altos (0.6 a 0.9): Corresponden a vegetación densa y saludable, con alta actividad fotosintética.

El proceso de utilizar el NDVI en agricultura, implica conocer las características fenológicas del cultivo, para poder asociarlo a los valores de clorofila. Se debe esperar una reducción en los valores del NDVI cuando los campos comiencen a tener un verde menos uniforme o presenten signos de clorosis (disminución de clorofila). El NDVI debería aumentar continuamente hasta la madurez del cultivo, después de lo cual disminuirá, lo que indica otras etapas fenológicas y la senescencia (envejecimiento) del dosel. Una disminución inesperada del NDVI durante el desarrollo del dosel podría indicar estrés vegetal, enfermedades, deficiencia de nutrientes o mal manejo del dosel.

Aplicaciones del NDVI en la Agricultura

El NDVI ofrece una amplia gama de aplicaciones que pueden optimizar las prácticas agrícolas y mejorar la toma de decisiones:

Monitoreo de la salud del cultivo: Permite identificar áreas dentro de un campo que puedan estar experimentando estrés debido a deficiencias de nutrientes, enfermedades, plagas o sequía, incluso antes de que los síntomas sean visibles a simple vista.

SkySat (constelación)

Fig. 1. Dos campos de arroz representados en un gráfico muestran cómo el NDVI aumenta con el desarrollo del dosel a medida que avanza la temporada y se usa mas o menos fertilizante. Fuente: https://www.arable.com/

Evaluación del vigor y la biomasa: Los valores más altos de NDVI se correlacionan con una mayor biomasa y un crecimiento más vigoroso, lo que puede ayudar a estimar el rendimiento potencial.

La correlación entre el NDVI y la biomasa puede variar según el tipo de vegetación, las condiciones ambientales y la región geográfica. En algunos casos, la relación puede no ser lineal, y el NDVI puede saturarse en áreas de biomasa muy alta. Sin embargo, en general, el NDVI sigue siendo un indicador valioso de la biomasa y la salud de la vegetación

Detección temprana de problemas: Al identificar tempranamente las áreas problemáticas, los agricultores pueden intervenir de manera oportuna con tratamientos específicos, ahorrando recursos y minimizando las pérdidas de rendimiento.

Fig. 2. Representación de la relación NDVI y salud de las plantas.

Fuente: https://geospectral.com.mx/blogs/agras-1/indices-de-vegetacion

Optimización de la fertilización: El NDVI puede ayudar a determinar las áreas que necesitan más o menos fertilizante, permitiendo una aplicación variable que reduce los costos y el impacto ambiental.

Manejo del riego: Al monitorear el estrés hídrico a través del NDVI, los agricultores pueden optimizar los programas de riego, asegurando que los cultivos reciban la cantidad adecuada de agua en el momento oportuno.

Predicción del rendimiento: Al analizar las tendencias del NDVI a lo largo de la temporada de crecimiento, se pueden desarrollar modelos para predecir el rendimiento final de los cultivos.

Seguimiento de la fenología del cultivo: El NDVI puede rastrear las diferentes etapas de desarrollo de las plantas, como la germinación, el crecimiento vegetativo y la senescencia.

Fig. 3. Ejemplo del uso de imágenes y mapas NDVI para seguir el desarrollo estacional de los cultivos. Fuente: https://eos.com/es/make-an-analysis/ndvi/

Evaluación de daños: Después de eventos climáticos extremos como heladas o inundaciones, el NDVI puede ayudar a evaluar la extensión de los daños y la recuperación de la vegetación.

Mapeo de malezas: En algunos casos, las imágenes de NDVI de alta resolución pueden ayudar a identificar la presencia y distribución.

Estas potencialidades de uso del suelo radican en el monitoreo regular y la comparación de los valores de NDVI a lo largo del tiempo. Una disminución significativa o una anomalía en los valores de NDVI en un área específica puede activar alertas y guiar la inspección en terreno para identificar la causa subyacente y tomar las medidas necesarias. El uso de plataformas de teledetección y herramientas de análisis automatizado facilita este monitoreo continuo y la identificación temprana de problemas

La información del NDVI se puede obtener a través de diversas fuentes:

– Imágenes satelitales: Satélites como Landsat y Sentinel proporcionan imágenes multiespectrales cada 8 y 5 días respectivamente, que incluyen las bandas roja e infrarroja necesarias para calcular el NDVI a gran escala. Con limitación asociada a la cobertura de nubes pero con gran amplitud espectral.

Fig. 4. Mosaico de imágenes landsat de 2025 con acercamiento al área agrícola de los llanos Venezolanos.
Fuente: Google Earth Engine

Estas imágenes son de uso libre y pueden ser utilizadas para monitoreo de actividad agrícola, pero con la limitación del periodo de toma (8 a 5 días, según sea el satélite), así como la escala de estudio que en general están alrededor de los 1:100.000, dada la resolución espacial.

-Los drones (UAVs): Los drones equipados con cámaras multiespectrales pueden capturar imágenes de alta resolución de campos individuales, proporcionando información detallada del NDVI, a escalas de mucho más detalle como 1:1000 , 1:500 y proveer tomas diarias, lo cual es ideal para efectos de seguimiento y detección temprana de problemas.

Fig. 5. Representacin de ejemplo de uso de NDVI para seguimiento y control de culivos.

Fuente: Generado por IA Google Gemini

Incluso hoy día existe la disponibilidad de la constelación de satélites. Por ejemplo. la constelación PlanetScope, compuesta por más de 200 satélites, permite obtener imágenes de casi toda la superficie terrestre todos los días, dando la posibilidad de hacer seguimiento a diario visual y con procesamiento (NDVI u otros procesos), sin los aspectos logísticos que implica el uso de drones.

Planet opera, la constelación de observación terrestre más grande del mundo. Cada satélite es un CubeSat de formato 3U (aproximadamente 10 cm x 10 cm x 30 cm) y pesa alrededor de 5 kg. Este diseño los hace rentables de construir y lanzar, permitiendo la implementación de una constelación tan grande. Con PlanetScope se tienen como ventajas lo siguiente:

Alta resolución espacial (3m): Permite un monitoreo detallado a nivel de parcela, incluso en campos pequeños, identificando variaciones dentro del mismo campo que no se verían con imágenes de menor resolución (como Sentinel-2 o Landsat).

Alta frecuencia temporal (casi diaria): Esto es crucial para el monitoreo agrícola, ya que permite detectar cambios rápidos en la salud de los cultivos debido a estrés hídrico, eventos climáticos, plagas, etc., lo que no es posible con satélites que tienen períodos de revisita más largos y son más susceptibles a la nubosidad.

Detección temprana de problemas: La combinación de alta resolución y frecuencia permite identificar problemas en etapas tempranas, lo que facilita una intervención oportuna y reduce las pérdidas.

Igualmente, existen otras posibilidades satelitales (más onerosas), con menos resolución temporal (revisitas a un punto), pero con mayor resolución espacial como:

– WorldView-3: Ofrece una resolución pancromática de 0.31 metros y multiespectral de 1.24 metros.

– WorldView-2: Proporciona una resolución pancromática de 0.46 metros y multiespectral de 1.85 metros.

– GeoEye-1: Alcanza una resolución pancromática de 0.41 metros y multiespectral de 1.65 metros.

– WorldView-1: Este satélite se especializa en imágenes pancromáticas de 0.50 metros de resolución, ideal para mapeo 3D y aplicaciones donde el detalle espacial es primordial.

– Pléiades Neo (constelación): Estos satélites ofrecen una resolución nativa de 0.30 metros y son conocidos por su alta reactividad y capacidad de revisita. Complementan a la serie Pléiades de primera generación.

– Pléiades 1A y 1B: Ofrecen una resolución de 0.50 metros. Operan como una constelación para una mayor capacidad de adquisición.

– SkySat (constelación): Aunque Planet Labs es más conocida por sus satélites PlanetScope (3-4.1m), su constelación SkySat (21 satélites) ofrece imágenes de alta resolución de hasta 0.50 metros (o incluso 0.7m nativo remuestreado a 0.5m) en pancromático y 2 metros en multiespectral. Son notables por su capacidad de video y su alta frecuencia de revisita.

-Otra posibilidad es hacer uso de sensores terrestres montados en tractores o equipos agrícolas, también pueden medir la reflectancia y calcular el NDVI en tiempo real.

En resumen, el NDVI es una herramienta poderosa y versátil que proporciona información valiosa sobre la salud y el vigor de la vegetación, lo que permite a los agricultores tomar decisiones más informadas, optimizar sus prácticas de manejo y mejorar la productividad de sus cultivos de manera sostenible. SkySat (constelación).

ES/Mayo 2025.

Referencias