Uso do LIDAR (Light Detection and Ranging) para estimação da altura de árvores em povoamentos de eucalipto

Abstract

A altura total (Ht) de uma árvore tem alta correlação com seu volume, sendo indispensável para o seu cálculo em nível de indivíduo ou de povoamento. Na fase juvenil é a única variável a ser medida para o acompanhamento do crescimento de talhões e de parcelas experimentais. A classificação da capacidade produtiva permite melhor planejamento operacional, através do conhecimento da produtividade alocada em cada talhão. Utilizam-se equações decorrentes das relações entre a altura dominante (Hd) e idade (I), para se obter a capacidade produtiva. Porém, a medição da altura no campo demanda envolvimento de recursos como, pessoal, veículo, equipamento e tempo. A tecnologia Lidar (Light Detection and Ranging) permite medir com acurácia a altura total (Ht) de árvores individuais em povoamentos de eucalipto. Este estudo foi realizado numa área de aproximadamente 306 ha, em plantios comerciais de eucalipto, da empresa Aracruz Celulose S/A, localizados na região de São Mateus, no norte do Espírito Santo, latitude 18º 05 Sul, longitude 39º 30 Oeste de Greenwich. O sistema Lidar foi instalado num avião que sobrevoou a área a uma altura média de 1.000 m, com a largura da faixa de varredura de 650 m, permitindo acurácia horizontal de 50 cm e vertical de 15 cm. O objetivo geral do estudo foi elaborar uma metodologia para extração automática de altura total (Ht) de árvores individuais em povoamento de eucalipto, com dados levantados pelo sensor Lidar. Especificamente, buscou-se estimar a altura total (Ht) de árvores individuais em plantios de eucalipto, com dados Lidar, utilizando a altura total média Lidar (Ht lidar) para classificação da capacidade produtiva. Na estimativa da altura total de árvores individuais (Ht Lidar) com dados Lidar, foram medidas no campo 46 árvores em 24 parcelas diferentes. Aplicou-se o teste t para duas amostras dependentes, e como resultado, a Ht Lidar, a Ht Obs e a Ht Suunto, com médias 25,8m, 25,1m e 25,4m, respectivamente, não diferindo entre si a 1% de probabilidade. Avaliando valores pontuais, observa-se que apenas quatro pontos tiveram diferença superior a 3,0 m, e estas superestimativas pelo Lidar ocorreram sempre que a árvore amostrada era um indivíduo suprimido. Essa diferença pode ser atribuída a uma falha na identificação de árvores suprimidas próximas a árvores dominantes, ou mesmo a um erro de medição no campo. Na classificação da capacidade produtiva utilizando a altura total média Lidar (Ht lidar), foram lançadas sistematicamente cinqüenta e sete parcelas circulares: 52 com 360 m2 e 5 com 507m2, estas últimas instaladas em talhões desbastados. Em cada parcela, mediu-se a altura dominante média (Hd obs). Por meio de uma classificação automática, calculou-se a altura total média Lidar (Ht lidar) por parcela. O coeficiente de correlação entre a (Ht lidar) e (Hd obs), foi 0,9533 e a hipótese de identidade entre os dois vetores alturas foi rejeitada a 1% de probabilidade (F(H0) = 18,2572*). Apesar dessa significância do teste F, ao analisar as tendências (Figuras 20 e 21), verifica-se consistência entre os métodos. Do ponto de vista da mensuração florestal, este fato indica a possibilidade de uso de informações de altura obtidas com o Lidar em estudos de classificação da capacidade produtiva. Dada a limitação dos dados, esta possibilidade não pôde ser comprovada neste estudo.

The total height (tH) of a tree has high correlation with its volume, being essential for its calculation in individual level or stand of trees reserved for cutting the youthful phase, it is the only variable to be measured for the accompaniment of the growth of slices and experimental parcels. The ordering productive capacity allows operational planning better, through the knowledge of the productivity placed in each slice. The recurrent equations of the relations between the dominant height (dH) and age (A) are used to get the productive capacity. However, the measurement of the height in the field demands involvement of resources as, staff, vehicle, equipment and time. The technology Lidar (Light Detection and Ranging) allows to measure with accuracy the total height (tH) of individual trees in standing of eucalyptus reserved for cutting. This study was carried through in an area of approximately 306 ha, in commercial planted area of eucalyptus, of the Aracruz company Cellulose S/A, located in the region of São Mateus, in the north of the Espírito Santo, South latitude 18º 05', longitude 39º 30' West of Greenwich. The system Lidar was installed in an airplane that flew over the area to an average height of 1.000 m, with the width of the band of sweepings of 650 m, allowing accuracy horizontal line of 50 cm and vertical line of 15 cm. The general aim of the study was to elaborate a methodology for automatic extraction of total height (Ht) of individual trees in standing of eucalyptus reserved for cutting, with raised data for the Lidar sensor. Specifically, one searched esteem the total height (Ht) of individual trees in planted area of eucalyptus, with Lidar data, using the average total height Lidar (Ht lidar) for ordering productive capacity. In the estimate of the total height of individual trees (tH Lidar) with Lidar data, had been measured in the field 46 trees in 24 different parcels. One applied test t for two dependent samples, and as resulted, the tH Lidar, the tH Obs and the tH Suunto, with averages 25,8m, 25,1m and 25,4m, respectively, not differing among themselves 1% from probability. Evaluating prompt values, it is observed that only four points had had superior difference the 3,0 m, and these superestimates for Lidar had always occurred that the showed tree was a suppressed individual. This difference can be attributed to an imperfection in the identification of suppressed trees next the dominant trees, or same to an error of measurement in the field. In the ordering of productive capacity using the average total height Lidar (Ht lidar) had been launched thoroughly fifty and seven circular parcels: 52 with 360 m2 and 5 with 507m2, these last installed in roughed-hew slices. In each parcel, average dominant height (Hd obs). By means of an automatic ordering, measured it calculated it average total height (Ht lidar) for parcel. The coefficient of correlation between (Ht lidar) and (Hd obs), was 0,9533 and the hypothesis of identity between the two vectors heights was rejected 1% of probability (F(H0) = 18,2572*). Despite this significance of test F, when analyzing the trends (Figures 20 and 21), consistency between the methods is verified. Of the point of view of the forest measuring, this fact indicates the possibility of use of gotten information of height with Lidar in studies of ordering of productive capacity. Given the limitation of the data, this possibility could not be proven in this study.