Indici di vegetazione NDVI e NDMI: istruzioni per l’uso

Sara Antognelli, PhD
Sara Antognelli, PhDAgronoma

La diffusione delle tecnologie digitali nelle aziende agricole ha portato a un uso sempre più ricorrente degli indici di vegetazione da telerilevamento, come l’NDVI, per il controllo delle colture.

Gli indici di vegetazione sono calcolati a partire da dati rilevati da drone o satellite. I satelliti di uso più comune hanno intervalli di acquisizione regolari, ad esempio di 5 giorni (Sentinel 2) o 16 giorni (Landsat 8), pertanto gli indici sono disponibili per più date nella stessa stagione.

Principi fisici degli indici di vegetazione

Spettro elettromagnetico

Spettro elettromagnetico (abbreviato spettro EM) https://it.wikipedia.org/wiki/Spettro_elettromagnetico

Il sole emette radiazioni con differenti lunghezze d’onda e frequenze. Lo spettro elettromagnetico (spettro EM) indica l’insieme di tutte le possibili frequenze delle radiazioni elettromagnetiche. L’intero spettro è suddiviso nella parte di spettro visibile, che origina la luce, e le parti di spettro non visibile a lunghezza d’onda maggiori e minori dello spettro visibile.

La vegetazione assorbe la radiazione solare in diverse bande, ossia in diversi intervalli di frequenza e lunghezze d’onda, e ne riemette una percentuale differente in esse. La percentuale di radiazione riemessa in bande specifiche, come quelle del vicino infrarosso (NIR), del rosso (RED), e dell’infrarosso a onde corte (Short Wave Infrared – SWIR), varia in base allo stato di salute della pianta e allo stress idrico.

Indice vegetativo NDVI

Indice vegetativo con percentuale di radiazioni emesse

Gli indici di vegetazione sono una combinazione della percentuale di radiazione riemessa in diverse bande specifiche.

Interpretazione dell’NDVI

L’indice di vegetazione più utilizzato è senza dubbio l’NDVI (Normalized Difference Vegetation Index): esso descrive il livello di vigoria della coltura e si calcola come il rapporto tra la differenza e la somma delle radiazioni riemesse nel vicino infrarosso e nel rosso, ossia come (NIR-RED)/(NIR+RED).

L’interpretazione del valore assoluto dell’NDVI è altamente informativa, poiché permette di riconoscere immediatamente le zone dell’azienda o del campo che presentano problemi di sviluppo. L’NDVI è un indice semplice da interpretare: i suoi valori variano infatti tra -1 e 1, e a ciascun valore corrisponde una diversa situazione agronomica, indipendentemente dalla coltura (Figura 1).

Indice NDVI Agricolus

Figura 1: Indice NDVI Agricolus

L’NDVI medio di un campo varia in base alla varietà e alla fase fenologica della coltura.

Nello stesso campo o in campi vicini, in cui una coltura si trova allo stesso stadio fenologico, le aree in cui si rileva un valore di NDVI significativamente più basso rispetto alla media presentano problemi nello sviluppo vegetativo, ad esempio:

  • stress nutrizionali,
  • attacchi parassitari,
  • danni da grandine o gelata.

Per identificare le aree potenzialmente problematiche di ciascun campo, si identifica il valore minimo e il valore massimo di NDVI. Dopodiché l’intervallo si suddivide in 5 parti, ciascuna corrispondente a un diverso livello di stress vegetativo: le zone del campo dove l’NDVI è più basso sono quelle in cui la pianta si trova maggiormente in stress (Figura 2).

NDVI imagery Agricolus

Figura 2: NDVI imagery Agricolus

Interpretazione dell’NDMI

L’NDMI (Normalized Difference Moisture Index) descrive il livello di stress idrico della coltura e si calcola come il rapporto tra la differenza e la somma delle radiazioni riemesse nel vicino infrarosso e nello SWIR, ossia come (NIR-SWIR)/(NIR+SWIR).

L’interpretazione del valore assoluto dell’NDMI permette di riconoscere immediatamente le zone dell’azienda o del campo che presentano problemi di stress idrico. L’NDMI si interpreta facilmente: i suoi valori variano tra -1 e 1, e a ciascun valore corrisponde una diversa situazione agronomica, indipendentemente dalla coltura (Figura 3).

Indice NDMI Agricolus

Figura 3: Indice NDMI Agricolus

Anche l’NDMI medio di un campo varia in base alla varietà e alla fase fenologica della coltura.

Nello stesso campo o in campi vicini, in cui una coltura si trova allo stesso stadio fenologico, le aree in cui si rileva un valore di NDVI significativamente più basso rispetto alla media presentano normalmente problemi nello sviluppo vegetativo associati a stress idrico.

Per identificare le aree a rischio in ciascun campo, si identifica il valore minimo e il valore massimo di NDMI nel campo. L’intervallo si suddivide quindi in 5 parti, ciascuna corrispondente a un diverso livello di stress idrico-vegetativo: le zone del campo dove l’NDMI è più basso sono quelle in cui la pianta si trova maggiormente in stress (Figura 4).

NDMI Imagery Agricolus Free

Figura 4: NDMI Imagery Agricolus Free

La funzionalità imagery in Agricolus Free

Agricolus Free, piattaforma per l’agricoltura di precisione, offre la funzionalità Imagery sia per l’intera azienda agricola che per singolo campo. Essa rende disponibili NDVI e NDMI calcolati da dati Landsat, presente in tutto il mondo: gli indici sono consultabili per tutte le date di acquisizione degli ultimi 365 giorni.

Essi sono riportati in classi di valori assoluto, già interpretate, per permettere il confronto dei diversi appezzamenti. Mentre all’interno della funzionalità “Campi”, nella tab Imagery, è possibile visualizzare entrambi gli indici riclassificati in 5 classi di valore relativo per identificare le zone più problematiche di ciascun campo.