La combinación de imágenes ópticas y radar mejora el seguimiento de viñedos

Un grupo de investigadores ha realizado un estudio en la región del Oltrepò Pavese, en el valle del Po, Italia, para analizar el uso conjunto de índices de vegetación ópticos y de radar en el seguimiento de viñedos. El trabajo, presentado por Andrea Bergamaschi, Abhinav Verma, Avik Bhattacharya y Fabio Dell'Acqua, se centra en la aplicación de la tecnología radar de apertura sintética (SAR) junto con imágenes ópticas para monitorizar la dinámica de la biomasa y las fases fenológicas de los viñedos.

El estudio utiliza datos dual-pol del satélite Sentinel-1 para calcular el índice de vegetación radar DpRVI y los compara con índices ópticos como NDVI y SVHI, obtenidos a partir de imágenes Sentinel-2. La zona analizada comprende 12 parcelas de viñedo cerca de Santa Maria della Versa, en la provincia de Pavia. Se seleccionaron seis parcelas con orientación Este-Oeste y seis con orientación Norte-Sur para evitar sesgos geométricos en los resultados del radar.

La investigación parte del hecho de que los viñedos presentan un comportamiento particular en la dispersión de la señal radar debido a su disposición en hileras. Esto supone una dificultad añadida para el análisis mediante teledetección. Los sensores ópticos han sido tradicionalmente empleados para monitorizar cultivos, pero presentan limitaciones por su dependencia de la luz solar y las condiciones atmosféricas. En cambio, los sensores SAR pueden operar independientemente del clima o la hora del día.

Para este trabajo se seleccionaron 12 imágenes Sentinel-1 y seis imágenes Sentinel-2 tomadas entre marzo y agosto, cubriendo las principales fases fenológicas del viñedo: brotación, desarrollo foliar, floración, desarrollo del fruto, envero y maduración. El procesamiento de los datos SAR se realizó con el software SNAP 11.0 siguiendo los pasos habituales: selección de subbanda, calibración, corrección geométrica y generación de matrices polarimétricas. A partir de estas matrices se calculó el índice DpRVI.

En cuanto a los datos ópticos, se emplearon productos Sentinel-2 corregidos geométrica y radiométricamente. Se calcularon los índices NDVI (relacionado con la clorofila) y SVHI (sensible al contenido hídrico y proteico), así como el índice LAI (área foliar), que describe parámetros biofísicos relevantes para el crecimiento vegetal.

El análisis temporal muestra que los índices ópticos presentan una evolución similar: valores bajos al inicio del ciclo vegetativo, aumento hasta un máximo en junio y descenso posterior. NDVI y SVHI están muy correlacionados entre sí (r=0,98), mientras que LAI muestra mayor variabilidad pero sigue el mismo patrón general.

Por otro lado, DpRVI presenta una evolución menos marcada y más variable según la orientación del viñedo y el momento orbital del satélite. En general, DpRVI aumenta al principio del ciclo vegetativo pero no sigue exactamente las mismas tendencias que los índices ópticos. Los autores señalan que DpRVI parece captar características estructurales distintas a las reflejadas por los índices ópticos.

Para relacionar DpRVI con la biomasa real del viñedo se recurrió a modelos alométricos basados en relaciones entre temperatura acumulada (índice Winkler) y crecimiento vegetal. Se utilizaron datos meteorológicos locales para calcular los grados-día acumulados durante la temporada. El análisis sugiere que DpRVI sigue una tendencia parabólica a lo largo del ciclo vegetativo, aunque la relación no es fuerte debido a otros factores como la precipitación o las diferencias microclimáticas entre parcelas.

Los resultados indican que DpRVI no está correlacionado con NDVI ni SVHI, lo que sugiere que ambos tipos de índices aportan información complementaria sobre el estado del viñedo. Mientras los índices ópticos reflejan principalmente la actividad fotosintética y el verdor, DpRVI parece estar más relacionado con aspectos estructurales y el desarrollo de biomasa.

El estudio también señala que la selección del paso orbital (ascendente o descendente) puede influir en los resultados debido a las diferencias horarias en la adquisición de datos y a cómo interactúa la señal radar con las hileras del viñedo según su orientación.

Entre las posibles mejoras futuras se plantea combinar datos SAR C-band con otros sensores como COSMO-SkyMed (X-band), utilizar datos SAR completamente polarimétricos para discriminar mejor los mecanismos de dispersión e incorporar mediciones directas en campo para validar los resultados obtenidos por satélite.

Este trabajo forma parte del proyecto PNRR-NODES, orientado a promover soluciones basadas en la naturaleza para una gestión sostenible del viñedo. La integración de técnicas avanzadas de teledetección se considera una herramienta útil para adaptar la viticultura a las nuevas condiciones climáticas y reducir riesgos asociados al cambio climático.

La investigación concluye que el uso conjunto de índices ópticos y radar permite obtener una visión más completa sobre el desarrollo estacional del viñedo. Aunque existen limitaciones derivadas del tamaño muestral y la falta de validación directa en campo, estos resultados abren nuevas posibilidades para el seguimiento remoto de cultivos leñosos como la vid mediante tecnologías satelitales avanzadas.