Uso do laser scanner terrestre na estimativa de parâmetros biométricos em povoamentos florestais

Autor: Gustavo José Ferreira de Almeida
Přispěvatelé: Luiz Carlos Estraviz Rodriguez, Eric Bastos Görgens, Christel Lingnau, Jose Paulo Molin
Rok vydání: 2018
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
DOI: 10.11606/d.11.2018.tde-02032018-094924
Popis: A quantificação de recursos florestais é usada para fins diversos nas ciências naturais, e depende da obtenção de dados de campo de forma precisa e rápida, e o inventário florestal tem se valido principalmente de trabalho humano manual para este fim. A tecnologia LiDAR, baseada em sistemas a laser, permite a coleta desses dados por meio da representação tridimensional do ambiente e a geração de informações espacialmente precisas dos objetos que o compõe. O sistema de varredura laser terrestre (terrestrial laser scanning - TLS) aplica essa tecnologia sob abordagem terrestre, e assim pode ser usada na representação 3D de florestas e ambientes naturais. Devido a crescente número de estudos nesse tópico atualmente o sistema TLS é capaz de fornecer métricas florestais básicas com elevada exatidão, como densidade de plantio e diâmetro à altura do peito, além de informações não obtidas pelo inventário florestal padrão, como estimativa da biomassa e índice de área foliar, entre outros. Este trabalho tem por objetivo a avalição da capacidade do sistema TLS em fornecer com exatidão métricas de árvores individuais selecionadas em dois povoamentos florestais localizados no sudeste do Brasil. Árvores de Eucalyptus sp. (n = 6) e Pinus elliottii var. elliottii (n = 5) foram submetidas à varredura e os valores obtidos pelo mapeamento 3D foram comparados com dados medidos em campo manualmente. Os resultados encontrados mostram que o algoritmo empregado na filtragem dos troncos foi eficiente no isolamento dos fustes de árvores individuais até a altura total das árvores amostradas, enquanto que o algoritmo para modelagem do tronco filtrado foi capaz de fornecer medidas de diâmetro até 50% da altura total das amostras. A exatidão das medidas de DAP pelos dados TLS foi de 0,91 cm e 2,77 cm (REQM) para Eucalyptus e Pinus, respectivamente. Os diâmetros ao longo do fuste tiveram mais exatidão no Eucalyptus (REQM = 2,75 cm e r = 0,77) do que no Pinus (REQM = 3,62 cm e r = 0,86), resultados condizentes com os encontrados em literatura. A exatidão da estimativa dos diâmetros diminuiu ao longo do fuste. O autor sugere que a influência de vento forte no momento da varredura pode ter interferido na qualidade das nuvens de pontos em relação a ruídos e na exatidão dos modelos de obtenção de diâmetros. A partir destes resultados conclui-se que, para as características ambientais e parâmetros de varreduras apresentados, o sistema TLS foi capaz de fornecer dados com exatidão aceitável, e mais estudos devem ser conduzidos buscando o entendimento e mitigação de efeitos que podem dificultar a obtenção de dados precisos nos estratos superiores do dossel florestal. Forest resources assessment is used for diverse purposes on natural sciences, and relies on field data acquisition in fast and precise ways, and forest inventory has been relying mainly on manual human labor for that. LiDAR technology, which is based on a laser system, allows for these data acquisition through 3D representation of surroundings and the generation of espacially precise information about the objetcs within. Terrestrial laser scanning - TLS - applies this technology in a land approach, thus it can be used on the 3D representation of forests and natural scenes. Due to increasing number of studies on this subject nowadays TLS system is capable of giving basic forest metrics with high precision, as for plant density and diameter at breast height, besides information not obtained by standard inventory procedures, as biomass estimation and leaf área index, among others. This work aims the assessment of TLS capability on giving precise metrics of individual trees located at two forest stands in southeastern Brazil. Trees of Eucalyptus sp. (n = 6) and Pinus elliottii var. elliottii (n = 5) were scanned and the numbers obtained by 3D mapping were compared to manually measured field data. The results found show that the algorithms used on trunk filtration were efficient on individual trees stem isolation until total height of measured trees, while the trunk modelling algorithm was capable of giving diameters until 50% of samples total height. The precision of DBH measurements by TLS data was 0,91 cm and 2,77 cm (RMSE) for Eucalyptus and Pinus, respectivelly. Diameters along the stem were more preciselly estimated for Eucalytus trees (RMSE = 2,75 cm and r = 0,77) than for Pinus trees (RMSE = 3,62 cm and r = 0,86), results consistente with literature. The precision of diameters estimation diminished along the stem. The author suggests that the influence of intense wind by the time of scanning can have interfered on cloud point quality in the terms of noises and thus on the precision of diameter estimation modelling. From these results one can conclude that, considering the environmental aspects and scanning parameters presented, TLS system was capable on giving data with acceptable precision, and more studies must be carried searching for understanding and mitigation of effects that can difficult precise data acquisition on upper forest strata.
Databáze: OpenAIRE
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