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El NDVI es el índice más usado en agricultura de precisión y el peor interpretado. La mayoría de los errores no vienen del cálculo, que es trivial, sino de pedirle respuestas que no puede dar.
Este artículo recorre qué mide de verdad, dónde falla y cómo leer un mapa de vigor sin equivocarse.
El NDVI compara la reflectancia en el infrarrojo cercano con la del rojo, normalizada por su suma [1]. La lógica física es simple: la clorofila absorbe el rojo y la estructura de la hoja refleja fuertemente el infrarrojo cercano.
El resultado va de −1 a 1. Agua y nubes dan valores negativos, suelo desnudo se queda cerca de cero o algo por encima, vegetación escasa ronda 0,2–0,4 y cubierta vegetal densa supera 0,7.
Pero lo que mide no es “salud”. Mide cuánta hoja verde y activa hay en el píxel, que es otra cosa. Un cultivo recién trasplantado sano tiene NDVI bajo. Un cultivo con exceso de nitrógeno y más hoja de la deseable tiene NDVI alto.
Esa confusión entre cantidad de hoja y estado del cultivo está detrás de casi todos los malentendidos que siguen. El índice no sabe si la parcela va bien: sabe cuánta superficie foliar verde hay bajo el sensor en ese instante.
Nadie debería tomar una decisión a partir de un número de NDVI aislado.
Un 0,55 no es bueno ni malo. Depende del cultivo, de la fase del ciclo, del marco de plantación, del sensor con el que se midió y de la fecha.
Lo que sí significa algo es la comparación: contra el resto de la parcela en la misma fecha, contra la misma parcela en campañas anteriores, o contra parcelas del mismo cultivo y ciclo.
Por eso los mapas de vigor útiles no se presentan en valores absolutos sino en zonas relativas, y por eso el mismo mapa con otra escala de color parece decir cosas distintas.
Hay una consecuencia útil de esto: el mapa de vigor de una parcela no se puede comparar con el de la parcela vecina si son cultivos o fechas de siembra distintas. Parece obvio dicho así, y sin embargo es la comparación que más se hace en las reuniones de campaña.
Y una advertencia sobre el color: la mayoría de los visores reescalan automáticamente la paleta al rango de cada escena. Eso hace que dos mapas consecutivos de una parcela perfectamente estable se vean distintos, con zonas rojas que aparecen y desaparecen. Antes de interpretar un mapa conviene mirar la leyenda y comprobar si la escala es fija o se recalcula sola.
Dos NDVI calculados sobre la misma parcela el mismo día con sensores distintos no dan el mismo número.
Las bandas no cubren exactamente el mismo rango de longitudes de onda, el tamaño de píxel es distinto y la corrección atmosférica aplicada tampoco es la misma [2][3].
La consecuencia práctica es que una serie temporal no debe mezclar fuentes sin un ajuste explícito. Un salto en la serie que coincide con un cambio de sensor casi nunca es un cambio en el cultivo.
Si hay que combinar fuentes, lo honesto es mostrarlas como series separadas, o aplicar una transformación documentada entre ellas y decir cuál se usó.
El NDVI deja de responder cuando la cubierta se cierra.
A partir de cierto índice de área foliar, añadir más hoja apenas cambia la reflectancia: el rojo ya está casi totalmente absorbido. El índice se aplana en valores altos y deja de distinguir un cultivo bueno de uno excelente.
Eso tiene dos consecuencias. En plena fase vegetativa de un cultivo denso, el NDVI pierde capacidad de discriminar; y los problemas que aparecen en ese momento se detectan tarde, cuando el daño ya reduce la cubierta.
La salida es cambiar de índice en esa fase. El NDRE, que usa el borde rojo en lugar del rojo, se satura mucho más tarde y detecta estrés antes [4].
Ahí aparece un matiz que decide muchos proyectos: en la imagen pública el borde rojo se entrega a 20 m, no a 10 [2]. Sobre parcelas pequeñas, eso diluye cualquier foco incipiente.
Un píxel de 10 m sobre una parcela de una hectárea y media incluye camino, borde y a veces el cultivo del vecino.
El valor que sale es un promedio de todo eso, y no representa a nada. En nuestro caso sobre un cultivo de chile, la parcela medía 1,3 hectáreas: a 10 m el borde contamina; a 3 m se distinguen las hileras.
Hay dos remedios, y conviene aplicar los dos. Recortar el polígono hacia dentro, dejando fuera una franja de borde, y usar resolución acorde al tamaño de la parcela.
El primero es gratis y casi nadie lo hace. El segundo cuesta dinero y a veces no hace falta.
Hay una forma sencilla de saber si el problema existe en una parcela concreta: contar cuántos píxeles completos caben dentro del polígono recortado. Si son unas pocas decenas, cualquier promedio es frágil y cualquier zona delimitada es ruido. Si son cientos, el mapa empieza a decir algo.
Ese conteo cuesta un minuto y ahorra discusiones enteras sobre si el proveedor “ve mal” la parcela.
Una sombra de nube no detectada produce una caída brusca de NDVI en una zona de la parcela. Visto en un mapa, parece exactamente un foco de problema.
La diferencia está en la serie: la sombra aparece en una fecha y desaparece en la siguiente; un problema real persiste y normalmente se extiende.
Por eso un sistema que avisa a partir de una sola escena genera falsos positivos, y un sistema que avisa en falso deja de leerse en dos semanas. El filtrado de nube, sombra y bruma es la parte menos vistosa y más determinante del procesamiento.
Las máscaras automáticas que vienen con la imagen ayudan, pero no bastan. Las nubes finas y la bruma pasan el filtro y rebajan el índice de forma sutil y uniforme, que es peor que una sombra evidente: no parece un error, parece una parcela que va a menos.
La defensa es doble. Exigir varias escenas coherentes antes de dar un aviso, y mirar siempre la serie completa del punto antes de concluir nada. Un píxel al que se le puede ver la historia entera miente mucho menos que un mapa suelto.
Hay una comprobación rápida que resuelve la mayoría de los casos dudosos: mirar si la caída afecta también al terreno de alrededor de la parcela. Una sombra de nube no respeta linderos; un problema agronómico sí. Si el camino vecino y el barbecho de al lado bajaron igual ese día, no era la parcela.
En las primeras fases del ciclo, cuando la cubierta es escasa, buena parte de la señal viene del suelo, no de la planta.
Y el suelo no es neutro: uno húmedo refleja distinto que uno seco, y uno oscuro distinto que uno claro. Un mapa de NDVI en fase temprana puede estar dibujando el mapa de humedad del suelo en lugar del vigor del cultivo.
Para esa situación existen índices ajustados, que introducen un factor para reducir el efecto del fondo [5]. Y hay otra familia que corrige además la saturación y el efecto atmosférico en cubiertas densas [6].
La regla práctica: en fase temprana, desconfiar del NDVI y mirar índices ajustados al suelo; en plena cubierta, desconfiar del NDVI y mirar borde rojo.
El orden no es negociable. Saltarse el filtrado produce zonas falsas; saltarse el contexto fenológico produce alarmas donde solo hay un cultivo joven.
La cadena que va del mapa de vigor a la dosis variable tiene un eslabón débil, y conviene señalarlo.
El NDVI mide biomasa verde. La prescripción de nitrógeno necesita saber por qué una zona tiene menos biomasa. Si es por falta de nitrógeno, aportar más tiene sentido; si es por encharcamiento, compactación o nematodos, aportar más es tirar el dinero y agravar el problema.
Dicho de otro modo: el mapa dice dónde, no por qué. Convertirlo directamente en dosis sin haber comprobado la causa al menos una vez en campo es el error más caro de la agricultura de precisión.
La forma sensata de usarlo es al revés: el mapa dirige el recorrido de campo, el campo determina la causa y la causa determina la prescripción. Cómo se monta ese ciclo está en monitoreo satelital de cultivos.
Un mapa de vigor de hoy vale mucho menos que la serie de los últimos años sobre la misma parcela.
Con historial se distingue lo estructural de lo coyuntural. Una zona que aparece baja todas las campañas, en fases distintas y con cultivos distintos, no tiene un problema de manejo: tiene un problema de suelo, de drenaje o de compactación. Y esa se arregla una vez, no cada año.
Una zona que aparece baja solo esta campaña es otra cosa: riego, plaga, fertilización o implantación.
Separar las dos con datos cuesta poco, porque el archivo de imagen pública llega años atrás y es gratuito [2]. Y cambia la conversación: en lugar de discutir la campaña en curso, se decide qué inversión estructural tiene sentido.
Implantación. Cubierta escasa y suelo dominante. Interesa la uniformidad de emergencia más que el valor; conviene índice ajustado al suelo.
Crecimiento vegetativo. El NDVI responde bien y es la fase en la que mejor discrimina. Es el momento de detectar problemas de implantación y de riego.
Máxima cubierta. El NDVI se satura. Aquí manda el borde rojo, que sigue respondiendo cuando el NDVI ya está plano.
Maduración y senescencia. La caída del índice es normal y esperada; lo anómalo es que caiga antes de tiempo o de forma desigual.
Leer todas las fases con el mismo índice y el mismo umbral es la receta para equivocarse dos veces: una al principio y otra al final.
Comparar valores de fechas con distinta fase del ciclo como si fueran el mismo estado.
Cambiar la escala de color entre mapas y leer el cambio de color como cambio del cultivo.
Promediar toda la parcela y perder justamente la variabilidad interna, que es la información útil.
Ignorar el ángulo de observación, que cambia la reflectancia entre escenas de distinta geometría.
Delimitar mal el polígono, que contamina todos los promedios desde el primer día; cómo se levanta bien está en punto o polígono por parcela.
Usar el índice sin el calendario del cultivo, que es como leer una temperatura sin saber la estación.
Ninguno en abstracto. Depende del cultivo, la fase y el sensor. Lo que se interpreta es la diferencia respecto a lo esperado, no el número.
Ayuda, sobre todo integrado a lo largo del ciclo, pero no es una predicción por sí mismo. Requiere calibrarlo con rendimientos reales de la misma zona y cultivo.
Casi siempre por nube, sombra, bruma o diferencia de geometría de observación. Un cambio real de cultivo no ocurre en veinticuatro horas.
La suficiente para que el polígono de la parcela contenga muchos píxeles limpios. En parcelas de una hectárea, 3 m funciona bien; a 10 m el borde pesa demasiado.
Tarde. Cuando el NDVI cae, la planta lleva tiempo sufriendo. Los índices de borde rojo lo ven antes, como se explica en estrés hídrico en cultivos desde satélite.
El NDVI es una herramienta excelente dentro de sus límites y una fuente de decisiones equivocadas fuera de ellos. Cómo se usa bien sobre unas parcelas concretas se plantea en el servicio de monitoreo de cultivos.
Fuentes
Imagen de portada: Nicholas A. Tonelli, Cloudscape (CC BY 2.0), recortada y tratada.
Autor
M.Sc. Eimy Ramírez Ponce
Ingeniero geofísico. Maestro en Ciencias del Mar y Limnología por la UNAM.
Publicado el
Bosque y cultivo
Qué problemas detecta el monitoreo satelital de una parcela, con cuánta antelación y a qué resolución, y por qué la revisita pesa más que el detalle de la imagen.
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