NDWI - Contenuto Idrico

NDWI — Indice d'Acqua a Differenza Normalizzata

Panoramica

L'Indice d'Acqua a Differenza Normalizzata (NDWI, Normalized Difference Water Index) è un indice spettrale satellitare che misura il contenuto idrico delle superfici terrestri. I valori variano da -1 a +1: valori positivi indicano superfici d'acqua o aree fortemente imbibite, valori negativi indicano superfici terrestri con vegetazione secca o suolo nudo.

L'NDWI è uno strumento versatile impiegato per:

• Mappatura di corpi idrici — rilevare laghi, fiumi, stagni e zone umide
• Monitoraggio delle inondazioni — identificare aree allagate in tempo quasi reale
• Valutazione dello stress idrico — individuare zone di vegetazione con deficit idrico
• Analisi della siccità — tracciare l'evoluzione della secchezza del suolo e della vegetazione nel tempo
• Gestione delle risorse idriche — supportare la pianificazione irrigua e la gestione dei bacini

L'indice sfrutta il contrasto tra la banda Verde (Green, 560 nm), riflessa abbondantemente dall'acqua, e la banda NIR (842 nm), fortemente assorbita dall'acqua ma riflessa dalla vegetazione sana. Il risultato è un indice che enfatizza le caratteristiche idriche sopprimendo il segnale della vegetazione terrestre (McFeeters, 1996).

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Metodologia di Calcolo

L'NDWI è calcolato a partire da immagini ESA Sentinel-2 L2A (riflettanza superficiale) con risoluzione 10 m:

Formula: NDWI = (B3 - B8) / (B3 + B8) dove B3 = banda Green (560 nm, 10 m) e B8 = banda NIR (842 nm, 10 m)

Il processo di calcolo segue la stessa pipeline dell'NDVI:

1. Selezione immagini — acquisizioni nell'intervallo temporale di interesse
2. Mascheratura nuvole — utilizzo della banda Scene Classification Layer (SCL) per escludere pixel nuvolosi, ombre e neve
3. Composita temporale — mediana dei valori validi nell'intervallo per ridurre il rumore atmosferico
4. Calcolo indice — applicazione della formula NDWI pixel per pixel
5. Aggregazione — statistiche (media, mediana, percentili) per ciascun poligono di interesse

Nota: a differenza dell'NDMI, l'NDWI non richiede mascheratura preventiva dei corpi idrici, poiché l'acqua stessa produce valori positivi e costituisce il segnale d'interesse.

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Fonti Dati

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Range e Livelli di Qualità

Interpretazione ecologica per livello:

Invertito = No: valori più alti indicano maggiore presenza d'acqua.

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Note Tecniche

• È necessario calcolare le mappe di NDWI prima dell'aggregazione per poligono
• L'indice può confondere aree urbane dense con superfici d'acqua in contesti ad alta riflettanza nel verde
• Xu (2006) ha proposto una versione modificata (MNDWI) usando la banda SWIR al posto del NIR per ridurre le interferenze di edifici e suoli; valutare l'adozione per ambienti urbani
• Le composite temporali su finestre estive riducono l'effetto di inondazioni stagionali, rivelando corpi idrici permanenti; finestre invernali catturano eventi alluvionali
• Nelle zone costiere, l'effetto di miscela spettrale (mixed pixel) può ridurre l'accuratezza della classificazione

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Riferimenti Bibliografici

1. McFeeters, S.K. (1996). "The use of the Normalized Difference Water Index (NDWI) in the delineation of open water features". International Journal of Remote Sensing, 17(7), 1425–1432.
2. Xu, H. (2006). "Modification of normalised difference water index (NDWI) to enhance open water features in remotely sensed imagery". International Journal of Remote Sensing, 27(14), 3025–3033.
3. Gao, B.C. (1996). "NDWI — A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space". Remote Sensing of Environment, 58(3), 257–266.

Responsabile: Claudio Barbieri