1. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA METROPOLITANA
Facultad de Humanidades y Tecnologías de la Comunicación Social
Escuela y Departamento de Cartografía
Carrera de Cartografía
“ÍNDICE DE VEGETACIÓN”
Alumno: Daniela Gallegos
Profesor: Eduardo Mera
Asignatura: PDI

2. Santiago, 14 de enero de 2009
Resumen:
Los índices de vegetación son muy importantes a la hora de estudiar los
fenómenos que afectan a los diversos cultivos que posee el hombre. Es por esta
razón, que en el ámbito de la teledetección es importante conocer las firmas
espectrales de la vegetación y comprender además, que aquellas no son una
receta que se puede guardar para comprender las variaciones espectrales de las
cubiertas vegetales, debido fundamentalmente a que en ese comportamiento
espectral influyen diversos factores.
Según lo anterior se plantea una clasificación de los índices de vegetación y
cómo ellos han sido modificados en el tiempo, es decir, a medida que se fueron
creando sensores más sensibles a otras longitudes de onda se fueron
desarrollando y experimentando índices de vegetación. Entre ellos encontramos
los de baja resolución espectral y los de alta resolución espectral.
Es importante comprender que los índices de vegetación se pueden definir
como las combinaciones de bandas espectrales cuya función es la de aumentar la
contribución de la vegetación en la respuesta espectral de una superficie y atenuar
las de otros factores, como el suelo condiciones de iluminación y la atmósfera.
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3. Introducción:
La teledetección tiene por objetivo, identificar y caracterizar los materiales
de la superficie terrestre y los procesos que en ella ocurren, a partir de la radiación
electromagnética procedente de la misma, entendiendo esta como la emitida por
la propia superficie terrestre y la reflejada de la que le llega del sol.
Generalmente, cuando la radiación solar incide sobre un material, una
parte de la misma se refleja en la parte más superficial del mismo y el resto se
propaga en su interior. Allí parte es absorbida y el resto se dispersa, en todas las
direcciones, de tal modo que parte de la energía dispersada surge del material por
la misma superficie por la que penetró, sumando se así a la radiación relejada en
la capa superficial. La suma de estas dos contribuciones en conjunto con la
irradiancia, permiten definir la reflectividad espectral de mismo. Es justamente esta
dependencia entre la reflectividad y la longitud de onda A, en unión con el hecho
de que la reflectividad espectral está íntimamente relacionada con la naturaleza
del material (rasgos de absorción en función de los componentes químicos del
material), lo que permite el reconocimiento de materiales en Teledetección.
Al ser este tipo de absorción un proceso valorado, dichos rasgos se
encuentran localizados en longitudes de onda concretas, dependiendo de la
presencia de determinados componentes en el material, estando la intensidad de
los mismos relacionada de forma directa con la cantidad de dicho componente
(Baret, 1995).
Por tanto, es la forma en la que interactúa la radiación electromagnética
en función de la longitud de onda lo que determina la respuesta espectral de las
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4. distintas superficies y permite su análisis. Sin Embargo la reflectividad puede
verse afectada por diversos factores externos a ella, entre los cuales destacan los
relacionados a la configuración de la iluminación y de la observación, así como la
existencia de la propia atmósfera.
En concreto, la reflectividad de las cubiertas vegetales viene determinada,
además de los factores externos antes mencionados, por las características
ópticas y de distribución de todos sus componentes. Por lo tanto, el reto de la
teledetección consiste en estudiar la vegetación de una imagen a partir, de la
reflectividad, con independencia de los factores que afectan la transmisión de
señales radiométricas. La solución que plantea la teledetección para cumplir este
desafío, es el diseño de los llamados INDICES DE VEGETACIÓN, que se tratarán
a continuación al punto de explicar qué son, cuáles son sus componentes
principales, sus variantes y normalizaciones.
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5. Índices de vegetación (IV):
Este índice se define como “un parámetro calculado a partir de los valores
de reflectividad observados a distintas longitudes de onda”, la idea es extraer
información de la vegetación minimizando la influencia de las perturbaciones como
las debidas al suelo y a las condiciones de la atmósfera.
Según Jackson et al. (1983) un índice de vegetación ideal será “aquel
particularmente sensible a la cubierta vegetal, insensible al brillo y al color del
suelo y poco afectado por la perturbación atmosférica, los factores
medioambientales y las geometrías de la iluminación y de la observación”. Sin
embargo este índice ideal no existe, todos los IVs definidos hasta el momento
tienen en común el uso de los sistemas de reflectividad en las zonas espectrales
del rojo (r) e infrarrojo cercano (irc). Esto queda de manifiesto al observar el
distinto comportamiento espectral que presentan la vegetación verde y el suelo en
estas zonas espectrales (Figura 1).
Figura1. Espectros de Reflectividad característicos de la vegetación y del suelo
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6. Ambas pasan de un mínimo relativo en la banda roja, a un máximo absoluto
en la banda infrarroja cercana. Sin embargo, la reflectividad del suelo, presenta
una tendencia ascendente mucho más suave entre estas dos regiones. Es por
esta razón, que algunos autores definen los IV restringiéndolos a la combinación
de estas dos bandas simplemente: la roja, fuertemente relacionada al contenido
de clorofila y la infrarroja, controlada por el LAI (Índice de Superficie Foliar) y la
densidad de la vegetación verde.
A continuación se nombrará los IVs más importantes de la actualidad, Hay
que mencionar que durante los últimos 20 años, se han publicado más de 20 IVs.
Entre los entendidos en la materia, surgen fuertes discrepancias a la hora
de enumerar las ventajas y desventajas de cada IVs propuesto. Sin embargo,
determinar que IVs es más apropiado a la hora de realizar un estudio, es una
cuestión que aún no esta clara, necesita de un estudio más profundo.
Los IVs publicados se presentan agrupados bajo distintos tipos de
clasificaciones, se habla de:
• Índices de primera y segunda generación
• Índices intrínsecos e Índices que usan la línea de suelo
• Índices de baja resolución espectral (incluyen todos los anteriores y que
hacen uso de los valores de reflectividad integrados a bandas de unos
cientos de manómetros de anchura) e índices de alta resolución espectral
En este documento nos limitaremos al estudio de los últimos dos.
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7. Índices de baja resolución espectral:
Reciben este nombre porque usan valores de reflectividad en “bandas
anchas” de unos cientos de manómetros, es decir, como aquellas con las que
habitualmente operan los sensores a bordo de satélites operativos.
En estos índices es importante considerar que existe el denominado plano
de reflectividad (IRC-R), es decir, infrarrojo cercano menos la banda roja, el cual
determina la llamada línea del suelo (línea recta), es en este plano de reflectividad
o línea del suelo donde los puntos que representan superficies desnudas se
presentan con mayor o menor dispersión en función de la variabilidad que
presentan los parámetros que determinan la reflectividad de los suelos
(Rugosidad, brillo, humedad, etc) a través de la línea recta o línea de suelo.
De acuerdo a lo anterior podemos decir que cuando comienza a crecer
vegetación sobre la línea de suelo, la reflectividad aumenta en el infrarrojo
cercano y disminuye en el rojo, lo que traerá como consecuencia que exista una
distancia entre los puntos y la línea del suelo. Posteriormente, y ahora que existe
una separación en sentido ascendente de los puntos con respecto a la línea del
suelo, se creará el denominado triángulo de reflectividades, el cual nos dará la
señal que existe vegetación. Además es importante destacar que la distancia de
esos puntos a la línea del suelo es proporcional a la cantidad de vegetación (ver
figura).
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8. Fuente: Revista de Teledetección
Las ideas anteriores son de gran relevancia a la hora de diseñar una
métrica en los índices de vegetación, debido fundamentalmente a que es
importante definir la distancia desde los puntos representativos de cubiertas
vegetales a la línea del suelo.
Dentro de este tipo de índices encontramos los siguientes:
• RVI (ratío vegetation index) : Corresponde al cuociente entre la banda IRC y
R. Este índice es uno de los pioneros y fue propuesto por Pearson & Miller
(1972).
IRC
RVI =
R
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9. • NDVI (Normalized difference vegetation index) : Fue propuesto por Rouse
en 1974 y corresponde a la diferencia normalizada de las dos bandas (irc y
r), y cuyo rango de variación, al estar normalizado, quedará comprendido
entre -1 y 1.
( IRC − R )
NDVI =
( IRC + R )
Este tipo de índice al igual que el anterior está sujeto a la sensibilidad del
suelo de fondo, es decir, en este tipo de parámetro de medida o índice se ve
influenciado por las propiedades de reflectividad del suelo, y a la variación
atmosférica. Además es importante señalar que estos factores influencian aún
más el índice RVI.
• PVI (Perpendicular vegetation index) : Propuesto por Richardson & Wiegand
en 1977, y al igual que los demás, permite obtener la distancia de un punto
hasta la línea del suelo y está relacionado directamente con la densidad de
vegetación que está en el suelo. Su expresión matemática es la siguiente:
PVI = ( IRC C −IRC S ) 2 + RC − S ) 2
( R
Donde c y s hacen referencia al cultivo y al suelo respectivamente.
• SAVI (Soil ajusted vegetation index) : Con respecto a los otros índices, es
similar al NDVI, pero se observa, según las fuentes bibliográficas que este
índice es más moderno debido a que el efecto del suelo es mínimo, dicho
de otro modo, minimiza el efecto de la radiancia debida al suelo. Es
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10. recomendado para zonas semiáridas, debido a que no hay una vegetación
tan densa, es por eso que el efecto de reflectividad del suelo se minimiza
introduciendo en su fórmula el factor L.
 IRC − R 
SAVI =  (1 + L )
 IRC + R + L 
Es importante destacar que este factor L, puede variar de cero a infinito,
dependiendo de la densidad de la vegetación.
Posteriormente unos autores Guyot & Baret en 1990 propusieron una
modificación del índice SAVI, denominado TSAVI, en el cual se minimiza aún más
la influencia del suelo.
Índices de alta resolución espectral:
Cuando se requiere analizar, desde el punto de vista espectral, la finura de
algunos materiales a través de espectómetros (amplía la calidad de los datos
espectrales), es necesario establecer otros índices de vegetación, ahora basados
en una resolución espectral de mayor calidad. Es por esta razón que este
apartado está muy relacionado con la primera y segunda derivada de los
espectros de reflectividad. Con la primera derivada, obtenemos el límite rojo (red
edge), el cual se sitúa entre 680 y 760 nm, que es en intervalo que corresponde a
la máxima pendiente de la curva de reflectividad típica de la vegetación.
Según experimentos se ha comprobado que la posición exacta del límite
rojo y, por lo tanto, su desplazamiento hacia otras longitudes de onda, está muy
relacionado con los cambios químicos y morfológicos de las hojas, es decir, con su
estado y vitalidad, ya que lo que determina su posición es, fundamentalmente, el
contenido de clorofila. Por lo tanto, el análisis del suelo se puede estudiar o ajustar
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11. a una línea recta, en cambio, la vegetación quedará definida por un polinomio de
tercer grado, puesto que, presenta dos puntos de inflexión.
En conclusión debemos decir que un índice de vegetación con la primera
derivada está influido aún por el suelo, en cambio con la segunda derivada el
efecto del suelo desaparece y hace que sea un mejor índice de vegetación.
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12. Conclusiones:
El primer paso para determinar o utilizar un índice de vegetación es
considerar la calidad espectral de los datos, porque como se mencionó
anteriormente, hay índices de vegetación que consideran datos baja o alta calidad
espectral.
Es importante comprender que en estos índices, sobre todo en los de baja
resolución espectral se consideran las bandas IRC Y R, porque es ahí donde los
vegetales muestran una respuesta espectral acentuada.
Se debe considerar que las firmas espectrales de los distintos tipos de
vegetación son variables y nunca iguales debido a la presencia de otros factores.
Chile, por su riqueza forestal y agrícola debe ser capaz de tener
profesionales capacitados para la aplicación y estudio de los índices de
vegetación, con la finalidad de hacer estudios multi-temporales de la vegetación
de sus parques nacionales, reservas naturales, monumentos nacionales y cultivos.
El conocimiento de los fundamentos básicos de la teledetección debe ser
un tema ampliamente dominado, sobre todo las distintas respuestas espectrales
de los elementos naturales.
La comprensión de los índices de vegetación permitirá obtener información
implícita, la cual se relaciona directamente con el estado edafológico e hidrológico
de las superficies donde están las cubiertas vegetales.
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13. Bibliografía:
Revista Ecosistemas.
Artículo Informativo sobres índice normalizado de vegetación.
Sitios Web:
http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/573/57318103.pdf
http://www.revistaecosistemas.net/pdfs/575.pdf
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14. Bibliografía:
Revista Ecosistemas.
Artículo Informativo sobres índice normalizado de vegetación.
Sitios Web:
http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/573/57318103.pdf
http://www.revistaecosistemas.net/pdfs/575.pdf
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