Classificação do estágio sucessional da vegetação em áreas da mata atlântica com a utilização de nuvem de pontos 3D aérea e terrestre

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dc.contributor.advisor1Silva, Gilson Fernandes da
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000178536284
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8643263800313625
dc.contributor.authorCabral, Ricardo Pinheiro
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000246312603
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6008950574275011
dc.contributor.referee1Almeida, André Quintão de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5063-1762
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5929672339693607
dc.contributor.referee2Bonilla-Bedoya, Santiago
dc.date.accessioned2024-05-30T00:54:30Z
dc.date.available2024-05-30T00:54:30Z
dc.date.issued2022-08-22
dc.description.abstractThe definition of strategies for conducting, recovering and restoring deforested and or degraded areas is due to the stage of ecological succession it is in. Usually, the classification of the successional stage is carried out in the field, from forest inventory campaigns. However, these campaigns are considerably costly and require a high execution time, and still have limited spatial coverage. Currently, forest inventories are being enhanced from the use of three-dimensional data obtained by remote sensing, with emphasis on metrics derived from Light Detection And Ranging (LiDAR) and Digital Aerial Photogrammetry (DAP). Therefore, the main objective of this work was to estimate some parameters of forest interest and to classify the stage of ecological succession of areas with degraded vegetation of the Atlantic Forest Biome with the use of 3D DAP data obtained by Remotely Piloted Aircraft (ARP). An analysis of the costs of traditional and improved inventory was also performed. Initially, the field estimation of the values of total height (h), diameter at 1,30 m of soil (dbh) and basal area (ba) of the individuals of 40 inventory plots (30 x 30 m each) was estimated in the field. In the same plots, 3D point clouds were generated by DAP-RPA and Portable LiDAR (PLS). Next, regression models were adjusted and validated to estimate the values of mean h and dbh, and ab from the traditional metrics based on the heights of the DAP and LiDAR point cloud. Finally, maps of the successional stage of the vegetation were generated with spatial resolution of 30 m. The maps were created based on pre-established intervals of mean h and dbh and ab, according to CONAMA resolution 29/94. Expenses were considered in the cost analysis for equipment acquisition, collection, processing and data analysis. Finally, the costs of inventories were compared. The estimation models based on DAP showed performance similar to models adjusted with LiDAR, with Values of R² ranging from 88,3% to 94% and RMSE (%) between 11,11 and 28,46 for DAP and R² between 83,6% and 96,4% and RMSE (%) between 8,58 and 33,63 for LiDAR. The maps of the succession stages estimated by DAP were compatible with the succession classes estimated in the 40 field plots. The cost of acquiring the equipment used in the dap was twice as high as the traditional method and ten times lower than the enhanced inventory performed with LiDAR. Analyzing the costs of data acquisition and processing per hectare, DAP presented a cost of only R$83,40, against R$16449,16 and R$26268,33 for LiDAR and the traditional method, respectively. DAP metrics can be used to estimate the values of average height, diameter to breast height and basal area of vegetation analyzed with accuracy similar to those performed with LiDAR. In addition to presenting the lowest cost, the estimates made by DAP-RPA allowed the classification of successional stages in the secondary forest areas of Atlantic vegetation analyzed.
dc.description.resumoA definição de estratégias de condução, recuperação e restauração de áreas desmatadas e ou degradadas está em função do estágio de sucessão ecológica que ela se encontra. Normalmente, a classificação do estágio sucessional é realizada em campo, a partir de campanhas de inventário florestal. Entretanto, estas campanhas são consideravelmente onerosas e demandam elevado tempo de execução, e, ainda assim, apresentam cobertura espacial limitada. Atualmente, os inventários florestais estão sendo aprimorados a partir da utilização de dados tridimensionais obtidos por sensoriamento remoto, com destaque para as métricas derivadas de Light Detection And Ranging (LiDAR) e de Fotogrametria Aérea Digital (FAD). Portanto, o objetivo principal deste trabalho foi estimar alguns parâmetros de interesse da floresta e classificar o estágio de sucessão ecológica de áreas com vegetação degradada do Bioma Mata Atlântica com a utilização de dados 3D de FAD obtida por Aeronave Remotamente Pilotada (ARP). Uma análise dos custos do inventário tradicional e aprimorado também foi realizada. Inicialmente, foi feita a estimativa em campo dos valores de altura total (h), diâmetro a 1,30 m do solo (dap) e a área basal (ab) dos indivíduos de 40 parcelas de inventário (de 30 x 30 m cada). Nas mesmas parcelas, nuvens de pontos 3D foram geradas por FAD-RPA e LiDAR portátil (PLS). Em seguida, foram ajustados e validados modelos de regressão para estimativa dos valores de h e dap médio e ab a partir das métricas tradicionais baseadas nas alturas da nuvem de pontos da FAD e LiDAR. Por fim, mapas do estágio sucessional da vegetação foram gerados com resolução espacial de 30 m. Os mapas foram criados com base em intervalos pré-estabelecidos de h e dap médio e ab, conforme resolução CONAMA 29/94. Foram considerados na análise de custos os gastos com a aquisição de equipamentos, coleta, processamento e análise de dados. Por fim, os custos dos inventários foram comparados. Os modelos de estimativa baseados na FAD apresentaram desempenho semelhante aos modelos ajustados com LiDAR, com valores de R² variando entre 88,3% e 94% e RMSE(%) entre 11,11 e 28,46 para FAD e R² entre 83,6% e 96,4% e RMSE(%) entre 8,58 e 33,63 para o LiDAR. Os mapas dos estágios sucessionais estimados por FAD foram compatíveis com as classes de sucessão estimadas nas 40 parcelas de campo. O custo de aquisição dos equipamentos utilizados na FAD foi duas vezes maior do que o método tradicional e dez vezes menor do que o inventário aprimorado realizado com LiDAR. Analisando os custos de aquisição e processamento de dados por hectare, a FAD apresentou um custo de apenas R$83,40, contra R$16449,16 e R$26268,33 para o LiDAR e o método tradicional, respectivamente. As métricas da FAD podem ser utilizadas para estimar os valores de altura média, do diâmetro à altura do peito e a área basal da vegetação analisada com acurácia semelhante àquelas realizadas com LiDAR. Além de apresentar o menor custo, as estimativas realizadas pela FAD-RPA permitiram a classificação de estágios sucessionais nas áreas de floresta secundária de vegetação Atlântica analisada.
dc.description.sponsorshipSuzano Papel E Celulose S.A.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/16338
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Ciências Florestais
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Florestais
dc.rightsopen access
dc.subjectInventário florestal aprimorado
dc.subjectFotogrametria aérea digital
dc.subjectLiDAR
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqRecursos Florestais e Engenharia Florestal
dc.titleClassificação do estágio sucessional da vegetação em áreas da mata atlântica com a utilização de nuvem de pontos 3D aérea e terrestre
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis
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