NDWI - Contenido Hídrico

NDWI - Contenido Hídrico

Descripción general

El Normalized Difference Water Index (NDWI), o Índice de Agua por Diferencia Normalizada, es un índice espectral satelital que mide el contenido hídrico en los paisajes. Derivado de imágenes ESA Sentinel-2, los valores van de -1 a +1:

• Valores positivos indican cuerpos de agua, humedales o superficies fuertemente saturadas
• Valores alrededor de 0 indican una zona de transición con humedad moderada del suelo
• Valores negativos indican superficies secas, suelo desnudo, áreas construidas o vegetación seca

El NDWI es una herramienta versátil utilizada para: cartografía de cuerpos de agua (lagos, ríos, estanques, humedales), monitoreo de inundaciones, evaluación de estrés hídrico, análisis de sequía y apoyo a la gestión del riego. El índice aprovecha el contraste entre la banda Verde (560 nm), fuertemente reflejada por el agua, y la banda NIR (842 nm), absorbida por el agua pero reflejada por la vegetación sana. Esto suprime la señal de la vegetación terrestre y enfatiza las características hídricas.

La plataforma 3Bee implementa el NDWI siguiendo la definición de McFeeters (1996) usando las bandas Sentinel-2 B3 (Verde) y B8 (NIR). La plataforma muestra el NDWI en tres vistas complementarias: un gráfico de líneas con la variación mensual, un indicador circular que compara el sitio (ROI) con el área de control (CA), y capas de mapa que muestran la distribución espacial a nivel de píxel.

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Metodología de cálculo

El NDWI se calcula a partir de imágenes ESA Sentinel-2 L2A (reflectancia superficial) utilizando las bandas Verde y NIR:

$$\text{NDWI} = \frac{\text{Green} - \text{NIR}}{\text{Green} + \text{NIR}}$$

donde Green = Banda 3 (560 nm) y NIR = Banda 8 (842 nm), ambas con resolución nativa de 10 m

Para cada período de análisis, se recopilan todas las imágenes Sentinel-2 libres de nubes sobre el área del sitio. Los píxeles de nubes y sombras se excluyen. El NDWI se calcula por píxel y luego se promedia sobre todas las observaciones válidas para producir un compuesto temporal. Finalmente, las estadísticas espaciales (mínimo, máximo, media) se calculan por separado sobre el sitio (ROI) y el área de control (CA).

A diferencia del NDVI, el enmascaramiento de agua está desactivado por defecto — los cuerpos de agua son la señal de interés y no deben excluirse.

Los datos provienen de ESA Sentinel-2 SR Harmonized con resolución de 10 m (disponibles desde abril de 2017). El período de análisis es seleccionable por el usuario.

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Lo que ves en la plataforma

Evaluación > Uso del Suelo > "NDWI - Contenido Hídrico" (Gráfico de líneas)

Gráfico de líneas. Un gráfico de series temporales mensuales que muestra los valores NDWI para el sitio (ROI) y, opcionalmente, el área de control (CA).

Propósito: Mostrar cómo evoluciona el contenido hídrico del paisaje a lo largo de los meses, revelando patrones estacionales, períodos de estrés hídrico y cambios en los cuerpos de agua superficiales a lo largo del tiempo.

Descripción: El eje X muestra los meses del período seleccionado. El eje Y muestra los valores NDWI de -1 a +1. Cada punto mensual se representa como un círculo coloreado cuyo color refleja su valor NDWI usando el gradiente de 11 colores marrón-a-azul (marrón = seco; blanco = transición; azul = húmedo/agua). La línea continua conecta todos los puntos del sitio. Una línea gris discontinua muestra los valores del área de control (CA) cuando el interruptor CA está activo. Debajo del gráfico se muestran tres estadísticas: Min, Med (mediana de los valores mensuales) y Max.

Escala NDWI
-1
+1
Muy seco / construidoAgua abierta

Cómo se calcula: Para cada mes, todos los píxeles Sentinel-2 libres de nubes dentro del polígono del sitio se promedian píxel por píxel. El valor resultante es la media mensual del NDWI para el ROI y para el CA cuando está activado.

Leyenda: El color del punto sigue el gradiente continuo NDWI:

Ejemplo de interpretación:

Si el gráfico muestra valores estivales entre -0,15 y -0,05 (puntos blancos/marrón claro) y un pico a 0,28 (azul polvo) después de un evento de lluvia otoñal, el sitio tiene una superficie normalmente seca que retiene temporalmente humedad después de la precipitación — característico de praderas permeables o bosques de clima seco con breves episodios húmedos.

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Evaluación > Uso del Suelo > "NDWI" (Gauge)

Gauge. Un indicador semicircular de doble arco que compara la media anual del NDWI del sitio (ROI) con la del área de control (CA).

Propósito: Resumir en una única comparación visual si el sitio tiene más o menos contenido hídrico que su área de control circundante, y asignarle un grado de calidad A-E.

Descripción: El indicador muestra dos arcos concéntricos: el arco exterior representa la media NDWI del sitio (ROI) y el arco interior la del área de control (CA). Ambos arcos están coloreados según la escala de calidad A-E. En el centro se muestran el valor del ROI, el valor del CA y una insignia delta con la diferencia (ROI menos CA). Un delta positivo (insignia azul) significa que el sitio retiene más agua que su entorno; un delta negativo (insignia marrón/roja) indica lo contrario.

0.22NDWI
-11

Cómo se calcula: La media anual del NDWI se calcula a partir de todas las medias mensuales píxel por píxel en el período seleccionado. El grado de calidad se asigna según los siguientes umbrales:

Leyenda:

Ejemplo de interpretación:

Si el indicador muestra ROI = 0,22 (grado B) y CA = -0,05 (grado C), el sitio retiene significativamente más humedad que el paisaje circundante — una señal positiva coherente con una zona ribereña, un área irrigada o un hábitat de humedal inmerso en un entorno más seco.

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Evaluación > Uso del Suelo > "NDWI" (Fila de barra lateral assessment)

Fila de barra lateral assessment. Una fila única en el panel KPI de Uso del Suelo en la barra lateral de evaluación, que muestra el grado de calidad NDWI actual.

Propósito: Proporcionar una calificación rápida A-E para el NDWI como parte de la visión general de evaluación del uso del suelo.

Descripción: La fila muestra la etiqueta de categoría KPI "NDWI", el valor numérico más reciente y una insignia de grado coloreada (A-E). Al hacer clic en la fila se navega a la sección completa de NDWI.

Cómo se calcula: El grado se asigna con los mismos umbrales que el indicador gauge.

Ejemplo de interpretación:

Si la barra lateral muestra una insignia amarilla "C" junto a NDWI -0,04, el sitio está en la zona de transición entre tierra seca y zona húmeda — típico de praderas estacionalmente húmedas o sitios con riego moderado.

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Mapas > Uso del Suelo > "NDWI" (Capa de mapa)

Capa de mapa. Una capa de mapa satelital interactiva que muestra los valores NDWI a nivel de píxel en todo el sitio y alrededores.

Propósito: Mostrar la distribución espacial del contenido hídrico, identificando qué partes del sitio están húmedas, secas o contienen cuerpos de agua abierta.

Descripción: Cada píxel está coloreado según su valor NDWI usando el gradiente continuo de 11 colores marrón-a-azul. Los píxeles marrones indican suelo seco o áreas construidas. Los píxeles blancos/neutros indican la zona de transición. Los píxeles azules indican áreas húmedas o agua abierta. El polígono del límite del sitio se superpone. Los usuarios pueden cambiar entre tres subcapas: NDWI estándar (período único), NDWI rango (media anual) y NDWI delta (cambio entre dos períodos).

Cómo se calcula: La tesela del mapa se genera a partir del compuesto de media píxel por píxel de Sentinel-2 para el período seleccionado. El enmascaramiento de agua está desactivado — los píxeles de agua producen valores NDWI positivos y se muestran en el mapa (a diferencia de los mapas NDVI donde los píxeles de agua se excluyen).

Leyenda: Gradiente continuo de seco a húmedo:

Ejemplo de interpretación:

Si el mapa muestra una franja azul oscuro a lo largo de un corredor fluvial rodeada de tonos marrón-trigo, la capa NDWI está detectando correctamente el cuerpo de agua y la tierra seca circundante — un patrón típico de un sitio que incluye un arroyo o canal.

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Mapas > Uso del Suelo > "NDWI (rango)" (Capa de mapa)

Capa de mapa. Una capa de mapa que muestra el NDWI promedio durante un período anual completo, calculado como media píxel por píxel de todas las observaciones válidas libres de nubes en el rango configurado.

Propósito: Representar el patrón anual de contenido hídrico del sitio en lugar de una instantánea única, reduciendo el efecto de eventos a corto plazo o huecos por nubes.

Descripción: Mismo gradiente de color marrón-a-azul que la capa NDWI estándar. El período de rango es configurable en los ajustes del sitio. El tooltip del mapa muestra: "NDWI promedio en el período {inicio} - {fin}".

Cómo se calcula: Todas las imágenes Sentinel-2 libres de nubes dentro del período configurado se componen en un valor NDWI medio píxel por píxel.

Leyenda: Mismo gradiente continuo de 11 colores que la capa NDWI estándar (■ #8B4513 a ■ #00008B).

Ejemplo de interpretación:

Una capa de rango anual que muestra NDWI 0,15 en el interior del sitio con valores azules solo a lo largo del límite norte confirma un sitio mayormente seco con una masa de agua permanente en un borde — más fiable que una instantánea de una sola fecha.

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Mapas > Uso del Suelo > "NDWI (delta)" (Capa de mapa)

Capa de mapa. Una capa de mapa que muestra la diferencia píxel por píxel en el NDWI entre dos compuestos de rango anual, indicando el cambio en el contenido hídrico a lo largo del tiempo.

Propósito: Identificar dónde el sitio se ha vuelto más húmedo, más seco o permanece sin cambios entre dos períodos comparables.

Descripción: Los píxeles están coloreados con un gradiente divergente de 9 colores: tonos rojo oscuro indican pérdida de agua (el sitio se secó), neutro/blanco indica sin cambio, tonos azul oscuro indican ganancia de agua (el sitio se humedeció). El tooltip muestra: "Diferencia entre NDWI promedio en los períodos {x1}-{y1} y {x2}-{y2}".

Cómo se calcula: El delta se calcula píxel por píxel como (NDWI del período final) menos (NDWI del período inicial). El resultado se calibra a un rango de aproximadamente -0,25 a +0,25.

Leyenda: Gradiente divergente de ■ #8B0000 (fuerte pérdida de agua, delta aproximadamente -0,25) a través de ■ #FFFAF0 (sin cambio, delta = 0) hasta ■ #00008B (fuerte ganancia de agua, delta aproximadamente +0,25).

Ejemplo de interpretación:

Si una capa delta muestra una gran zona azul oscuro donde el período anterior mostraba tonos trigo/blancos, el sitio ha experimentado un aumento significativo del contenido hídrico — potencialmente por una nueva estructura de retención de agua, un humedal restaurado o precipitaciones excepcionalmente altas.

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