A capacidade de monitorar remotamente o estado hídrico das culturas, o estresse hídrico e a disponibilidade de água é um componente importante do manejo das culturas com base em sensoriamento remoto.
Essas ferramentas são amplamente utilizadas na agricultura de precisão, silvicultura e gestão de riscos de desastres naturais.
Sua importância continua aumentando à medida que o risco de eventos climáticos extremos cresce e as condições climáticas para a produção agrícola se deterioram em muitas regiões do mundo.
A seguir, discutirei esses índices usando sua aplicação na plataforma OneSoil.
Três índices de sensoriamento remoto amplamente utilizados — o Índice de Diferença Normalizada de Umidade (NDMI), o Índice de Umidade do Solo (SMI) e o Índice de Diferença Normalizada de Água (NDWI) — são frequentemente tratados, de forma equivocada, como se fossem intercambiáveis. Na realidade, eles se baseiam em diferentes mecanismos físicos, refletem diferentes componentes do ciclo da água no sistema solo–planta e, portanto, exigem interpretações diferentes.
💧 Índices de Umidade e Conteúdo de Água
Índice | Descrição | Melhor uso |
NDMI (Índice de Diferença Normalizada de Umidade) | Estima o conteúdo de água nas plantas. | Detecção de seca ou necessidade de irrigação. |
SMI (Índice de Umidade do Solo) | Mede a umidade diretamente no solo. | Disponibilidade de água nas fases iniciais. |
NDWI (Índice de Diferença Normalizada de Água) | Destaca a água superficial e as zonas com alta umidade. | Análise de alagamentos e excesso de água no solo. |
🌿 NDMI — o índice que você mais usará
O NDMI mostra o conteúdo de água dentro das plantas. Ele funciona porque a água presente nas células interage de maneira diferente com o infravermelho próximo e o infravermelho de ondas curtas, e o contraste entre essas duas bandas é um indicador direto de quão bem ou mal a cultura está sendo abastecida com água.
Por que isso é importante: ele detecta o estresse hídrico antes que você consiga vê-lo. Uma cultura pode manter sua cor — e seu NDVI — enquanto o turgor das plantas já está diminuindo. Quando as folhas mudam visivelmente, você já pode ter perdido o período em que essa informação ainda era útil para tomar medidas.
A limitação: ele precisa de folhas. Em uma cultura pouco desenvolvida ou no início da safra, quando o sinal do solo exposto domina a imagem de satélite, os valores de NDMI ficam menos relacionados à cultura.
O NDMI ajuda os agricultores a monitorar o estado hídrico das culturas e observar como ele muda ao longo da safra.
Detecção de estresse hídrico
Uma queda no NDMI pode mostrar áreas onde as culturas estão começando a sofrer com a falta de água. Isso pode acontecer antes que o estresse fique claramente visível no campo.
Melhoria da irrigação
O NDMI ajuda a identificar as partes mais secas do talhão e verificar como as culturas respondem à irrigação ou à chuva. Ele também pode apoiar a irrigação em taxa variável.Detecção de excesso de umidade
Após chuvas intensas, valores de NDMI excepcionalmente altos podem destacar áreas com umidade excessiva ou possível encharcamento.Melhor monitoramento do campo e planejamento da colheita
O NDMI pode mostrar quais partes do talhão estão secando mais rapidamente ou permanecendo mais úmidas. Essas áreas podem ser verificadas primeiro ou consideradas ao planejar as operações de campo e a colheita.
As informações mais úteis geralmente vêm da comparação dos mapas de NDMI ao longo do tempo, e não de uma única imagem.
1. Maio — trigo cultivado em um talhão com condições de solo heterogêneas. As áreas com menor disponibilidade de água para as culturas são claramente visíveis.
2. 30 de junho — cultura de cereais próxima da maturidade. Uma parte do talhão ainda apresenta níveis muito altos de umidade da cultura. Essa diferença é difícil de distinguir em imagens em cores reais.
3. Aumento dos valores de NDMI em todo o talhão após a chuva de 18 de abril.
Quando o NDMI é menos útil?
O NDMI se torna menos confiável quando a cobertura da cultura é esparsa e uma parte significativa do solo exposto é visível para o sensor de satélite.
Como o NDMI é principalmente sensível ao conteúdo de água na vegetação, ele se torna menos útil quando o sinal do satélite é fortemente influenciado pelo solo exposto.
Nessas condições, o SMI pode fornecer informações mais relevantes.
NDMI FAQ
O que é NDMI?
O que é NDMI?
NDMI (Índice de Diferença Normalizada de Umidade) é um índice baseado em dados de satélite usado para monitorar o conteúdo de água na vegetação.
Qual é a fórmula do NDMI?
Qual é a fórmula do NDMI?
Ele se baseia nas propriedades ópticas específicas das folhas das plantas em duas regiões do espectro eletromagnético: infravermelho próximo (NIR, aproximadamente 780–860 nm) e infravermelho de ondas curtas (SWIR, aproximadamente 1.550–1.750 nm).
As diferenças na absorção e dispersão da radiação nesses comprimentos de onda, especialmente aquelas relacionadas à água presente nos tecidos das plantas, permitem avaliar o estado hídrico das culturas.
NDMI = (NIR − SWIR) / (NIR + SWIR)
Como interpretar o NDMI?
Como interpretar o NDMI?
Em geral, valores mais altos de NDMI indicam maior umidade da vegetação, enquanto valores mais baixos podem indicar culturas mais secas ou o desenvolvimento de estresse hídrico.
💧 SMI — o especialista nas fases iniciais da safra
O Índice de Umidade do Solo (SMI) é usado para avaliar diferenças na umidade do solo e na disponibilidade de água para as culturas. Diferentemente do NDMI, que reflete principalmente a umidade da vegetação, o SMI combina informações sobre a temperatura da superfície do solo e a cobertura vegetal.
Ele é especialmente útil nas fases iniciais de desenvolvimento, quando as culturas ainda são pequenas e grande parte da superfície do solo está visível. O SMI pode ajudar a identificar áreas secas, monitorar a resposta às chuvas ou à irrigação e detectar partes do talhão onde a disponibilidade de água pode se tornar um fator limitante.
Como o SMI é calculado a partir de dados de satélite com resolução espacial de 20 m*, os mapas resultantes podem parecer menos detalhados do que alguns outros índices de vegetação ou umidade. Por isso, o SMI é mais adequado para identificar* padrões maiores de umidade e zonas do talhão do que pequenas variações dentro do talhão.
SMI FAQ
O que o SMI mostra?
O que o SMI mostra?
O SMI é usado para destacar diferenças nas condições de umidade dentro do talhão, especialmente onde a cobertura vegetal é limitada e a superfície do solo tem maior influência sobre o sinal do satélite.
Qual é a fórmula do SMI?
Qual é a fórmula do SMI?
O SMI usa duas bandas espectrais do Sentinel-2: B8A (NIR) e B11 (SWIR):
SMI = (SWIR − NIR) / (SWIR + NIR)
O contraste entre a reflectância no infravermelho próximo e no infravermelho de ondas curtas ajuda a identificar diferenças relacionadas às condições de umidade.
Como interpretar o SMI?
Como interpretar o SMI?
O SMI é melhor utilizado para comparar diferentes áreas dentro do mesmo talhão e acompanhar as mudanças ao longo do tempo, em vez de depender de um único limite universal.
Qual é a resolução espacial do SMI?
Qual é a resolução espacial do SMI?
Tanto a banda B8A quanto a B11 do Sentinel-2 têm resolução espacial nativa de 20 m. Isso significa que o SMI fornece menos detalhes espaciais do que os índices baseados nas bandas de 10 m do Sentinel-2, mas ainda é adequado para identificar padrões maiores de umidade em campos agrícolas.
🌧️ NDWI - uma pergunta completamente diferente
Quando você aplica o NDWI a um campo de trigo saudável, o resultado pode parecer estranho: plano, negativo e quase uniforme em uma ampla variedade de condições da cultura. Não é um erro. Na formulação usada pelo OneSoil — a de McFeeters — ele foi desenvolvido para detectar água superficial, não para descrever uma cultura.
Por que isso é importante: Se você enfrenta problemas de alagamento no campo — após chuvas prolongadas ou depois do inverno — o NDWI identificará as áreas onde a água se acumulou. Essa é a diferença entre estimar perdas e medi-las, e isso pode ser aplicado desde um único talhão até uma região inteira.
A limitação: não é uma camada que mostra as condições da cultura, e interpretá-la dessa forma é um dos erros mais caros desta lista.
Na agricultura, esse índice é particularmente útil para a detecção rápida e clara de água superficial, áreas alagadas, áreas encharcadas e acúmulo de água nos talhões.
5. NDWI para um campo coberto de trigo.
6. Comparação de NDWI e NDMI em uma cena com água superficial.
O NDWI delimita claramente as áreas cobertas por água. Na mesma cena de satélite, o índice de umidade NDMI apresenta uma variabilidade muito maior na superfície do terreno, dificultando a distinção entre água superficial e áreas alagadas.
NDWI FAQ
O que o NDWI mostra?
O que o NDWI mostra?
O NDWI é usado principalmente para detectar água superficial, incluindo áreas alagadas, água acumulada e zonas encharcadas.
Como o NDWI é calculado?
Como o NDWI é calculado?
O NDWI de McFeeters usa as bandas verde e infravermelho próximo (NIR):
NDWI = (GREEN − NIR) / (GREEN + NIR)
Como interpretar o NDWI?
Como interpretar o NDWI?
Em geral, valores positivos mais altos estão associados à presença de água superficial, enquanto a vegetação e o solo seco geralmente apresentam valores mais baixos ou negativos.
Para que o NDWI é usado na agricultura?
Para que o NDWI é usado na agricultura?
Seus principais usos são detectar alagamentos, encharcamento, acúmulo de água e áreas úmidas dentro dos talhões, especialmente após chuvas intensas.
Por que o NDWI costuma ser negativo em campos agrícolas?
Por que o NDWI costuma ser negativo em campos agrícolas?
Porque o índice foi desenvolvido principalmente para distinguir água superficial de solo e vegetação. Portanto, uma cultura saudável não precisa apresentar um valor positivo de NDWI.
🧑🌾 Por que essa distinção não é apenas acadêmica
Após a chuva, o índice de umidade aumenta em todo o talhão. Isso é o clima.
Uma mudança uniforme mostra o que veio do céu. Somente uma diferença que persiste entre as datas mostra algo sobre o solo.
Se você analisar uma única data sem esse contexto, o mapa pode parecer mostrar uma melhora onde nada mudou no campo. Escolha o índice errado para a situação e você não obterá apenas uma resposta menos precisa — obterá uma resposta errada, apresentada com a mesma confiança de uma resposta correta.
🛰️ Visualizando os índices lado a lado
Três índices que respondem a perguntas diferentes só são úteis quando você pode colocá-los lado a lado. Os três estão disponíveis para o mesmo talhão e a mesma data, e você pode alternar entre eles com um toque no OneSoil. Recentemente, também melhoramos a forma como NDMI, SMI e NDWI são exibidos, tornando as diferenças entre eles muito mais fáceis de interpretar.
Nossa equipe de P&D testou a atualização em diferentes tipos de campos: áreas irrigadas no Oriente Médio, propriedades agrícolas europeias, campos de arroz na Ásia e outros.