Cómo convertimos las imágenes satelitales en NDVI
¿Qué es una imagen del NDVI? ¿Cómo se obtiene? Y, ¿por qué no se actualiza constantemente el NDVI? En este artículo te revelaremos todos los secretos.
Anna Narkevich
Del equipo de soporte técnico de OneSoil
¡Hola! Soy Anna, del equipo de soporte de OneSoil. Si alguna vez nos escribiste a través de la app o las redes sociales, entonces ya me conoces. A menudo me preguntan sobre el NDVI (un índice de vegetación) y su precisión. Pues bien, hoy quiero contarte cómo procesamos los terabytes de las imágenes satelitales y los transformamos en útiles mapas de NDVI al alcance de tu mano. También contestaré dos de las preguntas más frecuentes que suelo recibir: "¿Por qué no se actualiza el NDVI de mi campo?" y "¿Por qué los mapas de la app de OneSoil se encuentran desactualizados?"
Pero primero, lo primero: ¿qué es el NDVI? El NDVI, o índice de vegetación de diferencia normalizada, es un indicador de la sanidad vegetal. Se calcula comparando los valores de absorción y reflectancia del rojo e infrarrojo. La planta sana absorbe la luz roja en forma activa y refleja una luz de infrarrojo cercano. Sin embargo, en el caso de las plantas enfermas —o que están muriendo— ocurre todo lo contrario.
El índice de vegetación resulta útil cuando quieres monitorear de forma remota lo que ocurre en tus cultivos. Sin embargo, ese práctico mapa del NDVI del campo, que consultas en las aplicaciones móvil y web de OneSoil, en realidad es el resultado de un complicado proceso satelital. ¿En qué consiste? Los rayos del sol llegan a la planta, algunas longitudes de onda son absorbidas, otras son reflejadas... y el satélite captura toda esta información con sus sensores. Todo esto ocurre en tres pasos.
El índice de vegetación resulta útil cuando quieres monitorear de forma remota lo que ocurre en tus cultivos. Sin embargo, ese práctico mapa del NDVI del campo, que consultas en las aplicaciones móvil y web de OneSoil, en realidad es el resultado de un complicado proceso satelital. ¿En qué consiste? Los rayos del sol llegan a la planta, algunas longitudes de onda son absorbidas, otras son reflejadas... y el satélite captura toda esta información con sus sensores. Todo esto ocurre en tres pasos.
Paso 1:
Detección satelital
Todo comienza con los satélites en el espacio exterior. La plataforma OneSoil solo utiliza imágenes de los satélites Sentinel-2, del programa Copérnico. El programa Copérnico es una misión de observación y monitoreo terrestres lanzada por la Comisión Europea. Los satélites Sentinel-2, gracias a su resolución de 10 metros y su alta frecuencia de actualización —entre 3 y 5 días—, constituyen una de las mejores opciones para el monitoreo agrícola.
Los satélites tardan 10 días en dar 143 vueltas alrededor de la Tierra, mientras van tomando fotos de su superficie. Estas fotos se envían de forma continua a centros terrestres de procesamiento y archivo, encargados de procesar las imágenes y de cortarlas en pequeños cuadrados antes de cargarlas en el sistema de almacenamiento en la nube de Copernicus. Esta información se encuentra disponible en línea entre 2 y 12 horas tras su detección.
Los satélites tardan 10 días en dar 143 vueltas alrededor de la Tierra, mientras van tomando fotos de su superficie. Estas fotos se envían de forma continua a centros terrestres de procesamiento y archivo, encargados de procesar las imágenes y de cortarlas en pequeños cuadrados antes de cargarlas en el sistema de almacenamiento en la nube de Copernicus. Esta información se encuentra disponible en línea entre 2 y 12 horas tras su detección.
1 — Órbita de los satélites Sentinel; 2 — Cuadrícula de los Sentinel-2
Aquí es donde entramos en escena.
Paso 2:
Procesamiento y limpieza de imágenes satelitales
Nuestro principal objetivo es mostrarte el NDVI más preciso, lo más rápido posible. Cada día recibimos unos 300 gigabytes de datos sin procesar. Esto equivale a unas 200 o 300 imágenes satelitales; y cada una de ellas representa un área de unos 100 kilómetros cuadrados. Para poder trabajar con un volumen de datos tan grande, comprimimos automáticamente la información que recibimos y luego la procesamos.
El procesamiento de imágenes es un paso clave ya que, a menudo, las imágenes satelitales están cubiertas por elementos no deseados, como nubes o nieve. Puesto que solo las imágenes limpias pueden mostrar el estado de la vegetación, hemos desarrollado nuestros propios algoritmos para detectar y filtrar nubes, sus sombras y la nieve. ¡Magia! Ahí tienes la respuesta a la pregunta: "¿Por qué no se actualiza el NDVI de mi campo?". Si las condiciones del tiempo no son favorables y hay millones de nubes en el cielo, las imágenes se encuentran muy "sucias" y, por lo tanto, no tenemos información suficiente para calcular el NDVI.
El procesamiento de imágenes es un paso clave ya que, a menudo, las imágenes satelitales están cubiertas por elementos no deseados, como nubes o nieve. Puesto que solo las imágenes limpias pueden mostrar el estado de la vegetación, hemos desarrollado nuestros propios algoritmos para detectar y filtrar nubes, sus sombras y la nieve. ¡Magia! Ahí tienes la respuesta a la pregunta: "¿Por qué no se actualiza el NDVI de mi campo?". Si las condiciones del tiempo no son favorables y hay millones de nubes en el cielo, las imágenes se encuentran muy "sucias" y, por lo tanto, no tenemos información suficiente para calcular el NDVI.
Imagen satelital antes (3) y después de la detección (4) de nubes
Una vez que limpiamos las imágenes satelitales, las empleamos para realizar nuestros cálculos. Para determinar la densidad del NDVI en un punto determinado de la imagen, utilizamos la siguiente ecuación:
NIR – reflectancia en el espectro del infrarrojo cercano
RED – reflectancia en la banda roja del espectro
RED – reflectancia en la banda roja del espectro
Luego, decodificamos los valores calculados y los conectamos a los colores establecidos para los rangos predefinidos de NDVI.
Paso 3:
La vegetación en las apps de OneSoil
Una vez que realizamos todos estos pasos, mostramos el mapa del NDVI en nuestras aplicaciones. ¡Ésta es la parte divertida! Si conoces cuál es el NDVI de tu campo, la exploración se vuelve más sencilla. Puedes omitir las zonas del campo que se están desarrollando bien y concentrarte en las áreas problemáticas. El índice de vegetación no puede decirte exactamente qué es lo que está afectando a tus cultivos, pero sí puede darte pistas acerca del estado actual de tu campo. Existen muchas situaciones en las que puede utilizarse el NDVI para un análisis del campo: al inicio, a mediados o al final de la temporada. Si quieres saber más al respecto, puedes consultar este artículo.
Ahora que entiendes cómo obtenemos las imágenes del NDVI, quiero abordar otra pregunta importante que recibo con frecuencia: "¿Por qué los mapas de la app de OneSoil se encuentran desactualizados?" Para responder esta pregunta, me gustaría que visualizáramos un pastel de dos capas. Cuando abres las aplicaciones de OneSoil, lo primero que ves es el mapa de Google Maps (en nuestra aplicación web) o Mapbox (en la aplicación móvil). Esa es la capa inferior. Sobre ese mapa, te mostramos el mapa del NDVI. ¿Por qué es importante esto? Solo nos ocupamos de la exactitud de la imagen del NDVI. Si Google Maps o Mapbox te muestran un mapa geográfico desactualizado (por ejemplo, con edificios viejos, carreteras incorrectas, etc.), eso es algo que no podemos cambiar. Pero la buena noticia es que esto no afectará la exactitud del NDVI o de los otros cálculos que realices en la app.
Ahora que entiendes cómo obtenemos las imágenes del NDVI, quiero abordar otra pregunta importante que recibo con frecuencia: "¿Por qué los mapas de la app de OneSoil se encuentran desactualizados?" Para responder esta pregunta, me gustaría que visualizáramos un pastel de dos capas. Cuando abres las aplicaciones de OneSoil, lo primero que ves es el mapa de Google Maps (en nuestra aplicación web) o Mapbox (en la aplicación móvil). Esa es la capa inferior. Sobre ese mapa, te mostramos el mapa del NDVI. ¿Por qué es importante esto? Solo nos ocupamos de la exactitud de la imagen del NDVI. Si Google Maps o Mapbox te muestran un mapa geográfico desactualizado (por ejemplo, con edificios viejos, carreteras incorrectas, etc.), eso es algo que no podemos cambiar. Pero la buena noticia es que esto no afectará la exactitud del NDVI o de los otros cálculos que realices en la app.
Imagen satelital (5) y NDVI calculado (6) en la plataforma OneSoil
Resumen
Recapitulemos. Éstas son las dos cuestiones más importantes que debes recordar.
En primer lugar, que el NDVI es un cálculo matemático y no una imagen satelital. Se calcula a partir de imágenes satelitales que se actualizan regularmente y se muestra en la aplicación móvil y la aplicación web de OneSoil como una capa independiente.
En segundo lugar, que el NDVI no se actualiza a cada segundo u hora... o incluso día. Por lo general, se toman imágenes satelitales de una misma ubicación cada 3 o 5 días. Pero si el tiempo está nublado en esos momentos, entonces la actualización del NDVI puede demorarse más.
En primer lugar, que el NDVI es un cálculo matemático y no una imagen satelital. Se calcula a partir de imágenes satelitales que se actualizan regularmente y se muestra en la aplicación móvil y la aplicación web de OneSoil como una capa independiente.
En segundo lugar, que el NDVI no se actualiza a cada segundo u hora... o incluso día. Por lo general, se toman imágenes satelitales de una misma ubicación cada 3 o 5 días. Pero si el tiempo está nublado en esos momentos, entonces la actualización del NDVI puede demorarse más.
¿Te doy un consejo para que ahorres tiempo?
Habilita las notificaciones en la configuración de la app OneSoil Scouting. ¡Te enviaremos una notificación push cuando haya una nueva imagen del NDVI disponible!
Espero que esta información te sea útil. Si tienes otras preguntas o ideas para futuros artículos, ¡escríbeme!
Redacción
Ilustración
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