NDWI - Contenuto Idrico

NDWI - Contenuto Idrico

Panoramica

Il Normalized Difference Water Index (NDWI), o Indice d'Acqua a Differenza Normalizzata, è un indice spettrale satellitare che misura il contenuto idrico delle superfici terrestri. Derivato da immagini ESA Sentinel-2, i valori variano da -1 a +1:

• Valori positivi indicano corpi idrici, zone umide o superfici fortemente imbibite
• Valori intorno allo 0 indicano una zona di transizione con umidità moderata del suolo
• Valori negativi indicano superfici secche, suolo nudo, aree artificiali o vegetazione secca

L'NDWI è uno strumento versatile impiegato per: mappatura di corpi idrici (laghi, fiumi, stagni, zone umide), monitoraggio delle inondazioni, valutazione dello stress idrico, analisi della siccità e supporto alla gestione delle risorse idriche. L'indice sfrutta il contrasto tra la banda Verde (560 nm), fortemente riflessa dall'acqua, e la banda NIR (842 nm), assorbita dall'acqua ma riflessa dalla vegetazione sana. Il risultato enfatizza le caratteristiche idriche sopprimendo il segnale della vegetazione terrestre.

La piattaforma 3Bee implementa l'NDWI seguendo la definizione di McFeeters (1996) usando le bande Sentinel-2 B3 (Verde) e B8 (NIR). La piattaforma mostra l'NDWI in tre visualizzazioni complementari: un grafico a linee con la variazione mensile, un indicatore circolare che confronta il sito (ROI) con l'area di controllo (CA), e layer mappa che mostrano la distribuzione spaziale a livello di pixel.

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Metodologia di Calcolo

L'NDWI è calcolato a partire da immagini ESA Sentinel-2 L2A (riflettanza superficiale) utilizzando le bande Verde e NIR:

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

dove Green = Banda 3 (560 nm) e NIR = Banda 8 (842 nm), entrambe con risoluzione nativa di 10 m

Per ogni periodo di analisi, vengono raccolte tutte le immagini Sentinel-2 prive di nuvole sull'area del sito. I pixel di nuvole e ombre vengono esclusi. L'NDWI è calcolato per pixel, poi mediato su tutte le osservazioni valide per produrre una composita temporale. Infine, le statistiche spaziali (minimo, massimo, media) vengono calcolate separatamente sul sito (ROI) e sull'area di controllo (CA).

A differenza dell'NDVI, la mascheratura dell'acqua è disattivata per impostazione predefinita — i corpi idrici sono il segnale d'interesse e non devono essere esclusi.

I dati provengono da ESA Sentinel-2 SR Harmonized con risoluzione di 10 m (disponibili da aprile 2017). Il periodo di analisi è configurabile dall'utente.

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Cosa Vedi sulla Piattaforma

Assessment > Uso del Suolo > "NDWI - Contenuto Idrico" (Grafico a Linee)

Grafico a Linee. Un grafico a serie temporale mensile che visualizza i valori NDWI per il sito (ROI) e, opzionalmente, per l'area di controllo (CA).

Scopo: Mostrare come il contenuto idrico del paesaggio evolve nei mesi, rivelando pattern stagionali, periodi di stress idrico e cambiamenti nei corpi idrici superficiali nel tempo.

Descrizione: L'asse X mostra i mesi nel periodo selezionato. L'asse Y mostra i valori NDWI da -1 a +1. Ogni punto mensile è rappresentato come un cerchio colorato il cui colore riflette il valore NDWI usando il gradiente a 11 colori marrone-blu (marrone = secco; bianco = transizione; blu = umido/acqua). La linea continua collega tutti i punti del sito. Una linea grigia tratteggiata mostra i valori dell'area di controllo (CA) quando il toggle CA è attivo. Sotto il grafico sono mostrate tre statistiche: Min, Med (mediana dei valori mensili) e Max.

Scala NDWI
-1
+1
Molto secco / artificialeAcqua libera

Come viene calcolato: Per ogni mese, tutti i pixel Sentinel-2 privi di nuvole all'interno del poligono del sito vengono mediati pixel per pixel. Il valore risultante è la media mensile NDWI per il ROI e per la CA quando attivata.

Legenda: Il colore del punto segue il gradiente continuo NDWI:

Esempio di interpretazione:

Se il grafico mostra valori estivi tra -0,15 e -0,05 (punti bianchi/marroni chiari) e un picco a 0,28 (azzurro polvere) dopo un evento di pioggia autunnale, il sito ha una superficie normalmente secca che trattiene temporaneamente l'umidità dopo le precipitazioni — caratteristico di pascoli permeabili o boschi in clima arido con brevi episodi umidi.

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Assessment > Uso del Suolo > "NDWI" (Indicatore a Gauge)

Indicatore a Gauge. Un indicatore a doppio arco semicircolare che confronta la media annuale NDWI del sito (ROI) con quella dell'area di controllo (CA).

Scopo: Riassumere in un'unica visualizzazione se il sito contiene più o meno acqua rispetto all'area di controllo circostante, assegnando un grado di qualità A-E.

Descrizione: L'indicatore mostra due archi concentrici: l'arco esterno rappresenta la media NDWI del sito (ROI), quello interno rappresenta la media dell'area di controllo (CA). Entrambi gli archi sono colorati secondo la scala di qualità A-E. Al centro sono visualizzati il valore del ROI, il valore della CA e un badge delta che mostra la differenza (ROI - CA). Un delta positivo (badge blu) significa che il sito trattiene più acqua dei dintorni; un delta negativo (badge marrone/rosso) indica il contrario.

0.22NDWI
-11

Come viene calcolato: La media annuale NDWI è calcolata da tutte le medie mensili pixel per pixel nel periodo selezionato. Il grado di qualità è assegnato in base alle soglie:

Legenda:

Esempio di interpretazione:

Se l'indicatore mostra ROI = 0,22 (livello B) e CA = -0,05 (livello C), il sito trattiene significativamente più umidità del paesaggio circostante — un segnale positivo coerente con una zona ripariale, un'area irrigata o un habitat di zona umida immerso in un contesto più arido.

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Assessment > Uso del Suolo > "NDWI" (Riga Sidebar Assessment)

Riga Sidebar Assessment. Una singola riga nel pannello KPI Uso del Suolo nella sidebar Assessment, che mostra il grado di qualità NDWI corrente.

Scopo: Fornire una valutazione rapida A-E per l'NDWI come parte della panoramica dell'assessment dell'uso del suolo.

Descrizione: La riga mostra l'etichetta della categoria KPI "NDWI", il valore numerico più recente e un badge colorato con il grado (A-E). Facendo clic sulla riga si accede alla sezione NDWI completa.

Come viene calcolato: Il grado è assegnato con le stesse soglie dell'indicatore a gauge.

Esempio di interpretazione:

Se la sidebar mostra un badge giallo "C" accanto a NDWI -0,04, il sito è in zona di transizione tra terra secca e area umida — tipico di prati stagionalmente umidi o siti con irrigazione moderata.

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Mappe > Uso del Suolo > "NDWI" (Layer Mappa)

Layer Mappa. Un layer cartografico satellitare interattivo che visualizza i valori NDWI a livello di pixel su tutto il sito e dintorni.

Scopo: Mostrare la distribuzione spaziale del contenuto idrico, identificando quali parti del sito sono umide, secche o contengono corpi idrici superficiali.

Descrizione: Ogni pixel è colorato in base al suo valore NDWI usando il gradiente continuo a 11 colori marrone-blu. I pixel marroni indicano suolo secco o aree costruite. I pixel bianchi/neutri indicano la zona di transizione. I pixel blu indicano aree umide o acqua libera. Il poligono del sito è sovrapposto al layer. L'utente può passare tra tre sotto-layer: NDWI standard (singolo periodo), NDWI range (media annuale) e NDWI delta (variazione tra due periodi).

Come viene calcolato: Il tile mappa è generato dalla composita pixel per pixel a media di Sentinel-2 per il periodo selezionato. La mascheratura dell'acqua è disattivata — i pixel d'acqua producono valori NDWI positivi e sono mostrati sulla mappa (a differenza dei layer NDVI dove i corpi idrici sono esclusi).

Legenda: Gradiente continuo da secco a umido:

Esempio di interpretazione:

Se la mappa mostra una striscia blu scuro lungo un corridoio fluviale circondata da toni marroni-grano, il layer NDWI sta correttamente rilevando il corpo idrico e il territorio circostante asciutto — un pattern tipico per un sito che include un corso d'acqua o un canale.

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Mappe > Uso del Suolo > "NDWI (range)" (Layer Mappa)

Layer Mappa. Un layer che mostra la media NDWI su un intero periodo annuale, calcolata come media pixel per pixel di tutte le osservazioni valide prive di nuvole nel range configurato.

Scopo: Rappresentare il pattern annuale di contenuto idrico del sito piuttosto che un'istantanea singola, riducendo l'effetto di eventi temporanei o lacune da copertura nuvolosa.

Descrizione: Stesso gradiente marrone-blu del layer NDWI standard. Il periodo di range è configurabile nelle impostazioni del sito. Il tooltip mappa mostra: "NDWI medio nel periodo {inizio} - {fine}".

Come viene calcolato: Tutte le immagini Sentinel-2 prive di nuvole nel periodo configurato vengono compositate in un valore NDWI medio pixel per pixel.

Legenda: Stesso gradiente continuo a 11 colori del layer NDWI standard (■ #8B4513 a ■ #00008B).

Esempio di interpretazione:

Un layer di range annuale che mostra NDWI 0,15 nell'area interna del sito con valori blu solo lungo il confine settentrionale conferma un sito prevalentemente secco con un corpo idrico permanente su un bordo — più affidabile di un'istantanea singola.

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Mappe > Uso del Suolo > "NDWI (delta)" (Layer Mappa)

Layer Mappa. Un layer che mostra la differenza pixel per pixel nell'NDWI tra due composite di range annuali, indicando la variazione del contenuto idrico nel tempo.

Scopo: Identificare dove il sito è diventato più umido, più secco o invariato tra due periodi comparabili.

Descrizione: I pixel sono colorati con un gradiente divergente a 9 colori: toni rosso scuro indicano perdita d'acqua (il sito si è asciugato), bianco/neutro indica nessuna variazione, toni blu scuro indicano guadagno d'acqua (il sito si è inumidito). Il tooltip mostra: "Differenza tra NDWI medio nei periodi {x1}-{y1} e {x2}-{y2}".

Come viene calcolato: Il delta è calcolato pixel per pixel come (NDWI periodo finale) meno (NDWI periodo iniziale). Il risultato è calibrato su un intervallo di circa -0,25 a +0,25.

Legenda: Gradiente divergente da ■ #8B0000 (forte perdita d'acqua, delta circa -0,25) attraverso ■ #FFFAF0 (nessuna variazione, delta = 0) fino a ■ #00008B (forte guadagno d'acqua, delta circa +0,25).

Esempio di interpretazione:

Se un layer delta mostra una vasta area blu scuro dove il periodo precedente mostrava toni grano/bianchi, il sito ha registrato un significativo aumento del contenuto idrico — potenzialmente dovuto a una nuova struttura di ritenzione idrica, un'area umida ripristinata o precipitazioni eccezionalmente elevate.

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