TIMBER VOLUME ESTIMATION BY USING TERRESTRIAL LASER SCANNING: METHOD IN HYPERDIVERSE SECONDARY FORESTS

High accuracy in timber volume estimation in tropical forests is required to support sustainable management. Terrestrial laser scanners (TLS) can provide high-quality estimates from tree structural variables. We compared stem variable estimations obtained by TLS and traditional methods at tree level and adjusted volume equations using data of a secondary seasonal semideciduous forest (Atlantic Forest). We also discuss the feasibility of TLS in hyperdiverse and secondary forest fragments. Traditional measurements (Method I) and TLS-based measurements (Method II) were performed on 29 trees belonging to 10 species. Volume equations based on the Schumacher and Hall (SH) and Spurr models were generated. DBH (diameter at breast height) was equal for both methods. Total height (TH) was overestimated by Method II, and commercial height (CH) showed a low correlation between the two methods. The adjusted volumetric equations were different for both methods, and those based on the SH volume model showed the best fit. Our results lead us to infer that in hyperdiverse secondary forests, tree structural variables should be obtained via TLS. However, attention should be given to the occlusion of target trees by the regenerating understory and to height estimates, which can be biased by the crown characteristics of the dominant species. &nbsp;</p

GEOPROCESSAMENTO APLICADO À GESTÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS NA UGRHI-11– RIBEIRA DE IGUAPE E LITORAL SUL

A Bacia Hidrográfica do Rio Ribeira de Iguape e Litoral Sul (UGRHI-11), Estado de São Paulo, apresenta avanços na gestão de resíduos sólidos urbanos, porém ainda há municípios carentes de aterros adequados. Diante deste problema, o objetivo deste trabalho foi indicar possíveis áreas aptas à construção de aterros sanitários na UGRHI-11, pela utilização de técnicas de geoprocessamento, sendo empregados os módulos Weighted Linear Combination (WLC) e Ordered Weighted Average (OWA) do Programa IDRISI Andes para análises multi-critério. O WLC foi empregado para cruzamento dos mapas de declividade, geologia, pedologia, cobertura vegetal, áreas de proteção ambiental, malha viária, rede hidrográfica e áreas urbanas, obtendo-se um mapa indicando áreas de baixa, regular e alta aptidão à implantação de aterros. Posteriormente, o OWA foi utilizado para restringir a busca, introduzindo o ordenamento de pesos nas análises. A extensão Network Analyst do Programa ArcGIS 9.2 foi utilizada para estudo logístico das áreas aproveitáveis para mais de um município, considerando as distâncias das fontes, rodovias e tamanho das áreas. Foram realizadas viagens de campo para validar os resultados obtidos. Em todos os municípios foram localizadas áreas aptas para aterros, sendo que algumas podem atender mais de um município. Palavras-chave: SIG, gerenciamento de resíduos sólidos, meio ambiente, UGRHI-11, Bacia Hidrográfica do Rio Ribeira

Evapotranspiration mapping of commercial corn fields in Brazil using SAFER algorithm

SAFER (Simple Algorithm for Evapotranspiration Retrieving) is a relatively new algorithm applied successfully to estimate actual crop evapotranspiration (ET) at different spatial scales of different crops in Brazil. However, its use for monitoring irrigated crops is scarce and needs further investigation. This study assessed the performance of SAFER to estimate ET of irrigated corn in a Brazilian semiarid region. The study was conducted in São Desidério, Bahia State, Brazil, in corn-cropped areas in no-tillage systems and irrigated by central pivots. SAFER algorithm with original regression coefficients (a = 1.8 and b = –0.008) was initially tested during the growing seasons of 2014, 2015, and 2016. SAFER performed very poorly for estimating corn ET, with RMSD values greater than 1.18 mm d–1 for 12 fields analyzed and NSE values &lt; 0 in most fields. To improve estimates, SAFER regression coefficients were calibrated (using 2014 and 2015 data) and validated with 2016 data, with the resulting coefficients a and b equal to 0.32 and –0.0013, respectively. SAFER performed well for ET estimation after calibration, with r2 and NSE values equal to 0.91 and RMSD = 0.469 mm d–1. SAFER also showed good performance (r2 = 0.86) after validation, with the lowest RMSD (0.58 mm d–1) values for the set of 14 center pivots in this growing season. The results support the use of calibrated SAFER algorithm as a tool for estimating water consumption in irrigated corn fields in semiarid conditions

Characterization of indicator tree species in neotropical environments and implications for geological mapping

FAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICOGeobotanical remote sensing (GbRS) in the strict sense is an indirect approach to obtain geological information in heavily vegetated areas for mineral prospecting and geological mapping. Using ultra- and hyperspectral technologies, the goals of this resea216385400FAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICOFAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO2010/51758-2, 2010/51718-0309712/2017-3, 302925/2015-

Escaneamento a laser aerotransportado aplicado a inventário de povoamentos de eucalipto ao nível de árvores individuais

The objective of this work was to evaluate the application of airborne laser scanning (ALS) to a large-scale eucalyptus stand inventory by the method of individual trees, as well as to propose a new method to estimate tree diameter as a function of the height obtained from point clouds. The study was carried out in a forest area of 1,681 ha, consisting of eight eucalyptus stands with ages varying from four to seven years. After scanning, tree heights were obtained using the local maxima algorithm, and total wood stock by summing up individual volumes. To determine tree diameters, regressions fit using data measured in the inventory plots were used. The results were compared with the estimates obtained from field sampling. The equation system proposed is adequate to be applied to the tree height data derived from ALS point clouds. The tree individualization approach by local maxima filters is efficient to estimate number of trees and wood stock from ALS data, as long as the results are previously calibrated with field data.O objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação do escaneamento a laser aerotransportado (ALS) na realização de inventário de povoamentos de eucalipto, em larga escala, por meio do método de individualização de árvores, bem como propor um novo método para estimativa dos diâmetros das árvores em função das alturas obtidas a partir da nuvem de pontos. O estudo foi conduzido em floresta de 1,681 ha, composta por oito povoamentos de eucalipto com idades entre quatro e sete anos. Após o escaneamento, foram obtidas as alturas das árvores pelo algoritmo de máximos locais, e o estoque total de madeira, pela soma dos volumes individuais. Para determinar os diâmetros das árvores, foram utilizadas regressões ajustadas a partir de dados medidos em parcelas de inventário. Os resultados foram comparados às estimativas obtidas via amostragem de campo. O sistema de equações proposto é adequado para ser aplicado aos dados de altura derivados da nuvem de pontos do ALS. O método de individualização de árvores com o filtro de máximos locais é eficiente para estimar o número de árvores e o estoque de madeira a partir dos dados do ALS, desde que os resultados sejam previamente calibrados com o inventário de campo

Beyond trees: Mapping total aboveground biomass density in the Brazilian savanna using high-density UAV-lidar data

Tropical savanna ecosystems play a major role in the seasonality of the global carbon cycle. However, their ability to store and sequester carbon is uncertain due to combined and intermingling effects of anthropogenic activities and climate change, which impact wildfire regimes and vegetation dynamics. Accurate measurements of tropical savanna vegetation aboveground biomass (AGB) over broad spatial scales are crucial to achieve effective carbon emission mitigation strategies. UAV-lidar is a new remote sensing technology that can enable rapid 3-D mapping of structure and related AGB in tropical savanna ecosystems. This study aimed to assess the capability of high-density UAV-lidar to estimate and map total (tree, shrubs, and surface layers) aboveground biomass density (AGBt) in the Brazilian Savanna (Cerrado). Five ordinary least square regression models esti-mating AGBt were adjusted using 50 field sample plots (30 m × 30 m). The best model was selected under Akaike Information Criterion, adjusted coefficient of determination (adj.R2), absolute and relative root mean square error (RMSE), and used to map AGBt from UAV-lidar data collected over 1,854 ha spanning the three major vegetation formations (forest, savanna, and grassland) in Cerrado. The model using vegetation height and cover was the most effective, with an overall model adj-R2 of 0.79 and a leave-one-out cross-validated RMSE of 19.11 Mg/ha (33.40%). The uncertainty and errors of our estimations were assessed for each vegetation formation separately, resulting in RMSEs of 27.08 Mg/ha (25.99%) for forests, 17.76 Mg/ha (43.96%) for savannas, and 7.72 Mg/ha (44.92%) for grasslands. These results prove the feasibility and potential of the UAV-lidar technology in Cerrado but also emphasize the need for further developing the estimation of biomass in grasslands, of high importance in the characterization of the global carbon balance and for supporting integrated fire management activities in tropical savanna ecosystems. Our results serve as a benchmark for future studies aiming to generate accurate biomass maps and provide baseline data for efficient management of fire and predicted climate change impacts on tropical savanna ecosystems

Hyperspectral remote sensing and definition of indicator species applied to Geobotany in the Cerrado biome.

A Geobotânica por sensoriamento remoto é uma técnica de obtenção de informações geológicas indiretas em ambientes cobertos por vegetação e apresenta grandes perspectivas por sua capacidade de otimizar trabalhos de campo e gerar possíveis alvos a serem examinados. O objetivo deste estudo foi realizar a discriminação espectral, em escala de folha e de copa, de espécies arbóreas neotropicais associadas localmente a diferentes formações e fácies geológicas, bem como defini-las remotamente como indicadoras geológicas na Estação Ecológica de Mogi-Guaçu, São Paulo, Brasil. Dados obtidos em 70 unidades amostrais, como texturais de solos e sedimentos, químicos de solos, de nível do freático, altitudinais (modelo digital de terreno),fitossociológicos e fisiológicos/estruturais de vegetação (índices hiperespectrais de vegetação), foram minerados e analisados através da técnica de quantização vetorial Self-Organizing Maps (SOM). Inga veraWilld. subsp. affinis (DC.) T.D. Penn (INVE) e Calophyllum brasiliense Cambess. (CABR) mostraram-se associadas à planície de inundação, incluindo meandros abandonados (Depósitos Aluvionares), com amplo domínio das frações argila e silte nos sedimentos. Qualea grandifloraMart. (QUGR) e Tabebuia ochracea(Cham.) Standl. (TAOC) foram identificadas apenas nas colinas e platôs da Formação Aquidauana,com altas porcentagens das frações areia fina, média e grossa, e escasso silte. Cedrela fissilisVell. (CEFI) e Zeyheria tuberculosa(Vell.) Bur. (ZETU) demonstraram estar associadas a uma fácies aflorante da Formação Aquidauana, com distinta presença das frações de areia grossa e muito grossa, além da baixa porcentagem das frações silte e areiafina. As cinco primeiras espécies tiveram dados bioquímicos e espectrais (400-2.500 nm, FieldSpec 3 Hi-Res) coletados, em escala de folha, tanto no período chuvoso quanto noseco. Seus espectros foram classificados através da técnica Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis(MESMA). As espécies foram bem discriminadas em ambos os momentos sazonais, nessa escala de trabalho. Dentre os melhores resultados por intervalo espectral, as exatidões do produtor e do usuário não foram inferiores a 87,5%. Esse sucesso mostrou estar intimamente ligado à alta variabilidade bioquímica observada em suas folhas. As variações intra e interespecíficas em compostos bioquímicos puderam ser correlacionadas às suas variações espectrais. A discriminação espectral em escala de copa foi realizada com dois membros-finais (MF) via MESMA para CEFI, INVE e QUGR. Os pixels das imagenspré-processadas do sistema de sensores aeroportados ProSpecTIR-VS (530-2.532 nm, 1 m de resolução espacial) foram modelados por três MF: MF da classe de espécie-alvo, MF de outras classes de vegetação e sombra fotométrica. A falta de comissão espectrale a relativa baixa omissão espectral atingidas por QUGR na modelagem com dois MF, que incluiu outras classes de vegetação, refletiu em um mapeamento satisfatório de sua fração espectral. As tendências em distribuição dessa espécie indicaram claramente as colinas e platôs da Formação Aquidauana na área estudada.Geobotany via remote sensing is a technique for obtaining indirect geological information in vegetated areas and presents great perspectives by its capability for field work optimization and target generation to be evaluated afterwards. The aim of this research was to perform the spectral discrimination of Neotropical tree species (at leaf and crown levels) which are locally associated to geological facies and formations in the Mogi-Guaçu Ecological Station, in southeastern Brazil. Data from 70 sampling units, such as soils and sediments texture, soils chemistry, groundwater level, elevation (digital terrain model), plant sociology and vegetation physiology/structure (hyperspectral vegetation indices), were mined and analyzed through the vetorial quantization method called Self-Organizing Maps (SOM; Kohonen, 1982). Inga veraWilld. subsp. affinis(DC.) T.D. Penn (INVE) and Calophyllum brasiliense Cambess. (CABR) demonstrated to be associated to the floodplain, including paleochannels (Alluvial Deposits sequence), with clayey-silty sediments. Qualea grandifloraMart. (QUGR) and Tabebuia ochracea(Cham.) Standl. (TAOC) were sampled on hills and plateaus of the Aquidauna Formation, which stood out for higher fine, medium and coarse sand contents and lower silt content. Cedrela fissilisVell. (CEFI) and Zeyheria tuberculosa(Vell.) Bur. (ZETU) showed be associated to one outcrop facies of the Aquidauna Formation, with distinctive presence of coarse and very coarse sandas well as lower silt and very fine sand contents. Biochemical and spectral (400-2.500 nm, FieldSpec Hi-Res 3) data were collected from the leaves of the first five species, during both rainy and dry seasons. Their spectra were classified through Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis(MESMA). All target species were well discriminated at leaf scale. Considering the best classification results per spectral range, user\'s and producer\'s accuracies were always higher than 87,5%. These results seem to be linked to the great biochemical variability of their leaves. The intra and interspecific variability of biochemical compounds were correlated with spectral variability. The spectral discrimination at crown scale was performed with two endmembers (EM) via MESMA for CEFI, INVE e QUGR. The 1-m pixels of the preprocessed ProSpecTIR-VS images (530-2.532 nm) were modeled by three EM: EM of the target species, EM of other vegetation classes, and photometric shade. The QUGRclass achieved a relatively lower spectral omission and had no spectra erroneously assigned to its class in the two EM classification, which included other vegetation classes. This classification result was reproduced in the three EM image unmixing. The distribution tendency of that species clearly indicated the hills and plateaus of the Aquidauana Formation in the study area

Evolution of land use and natural susceptibility to erosion of the permanent preservation areas of Pariquera-Acu Chart (1:50,000, SG.23-VA-IV-1), Vale do Ribeira, SP

Os processos erosivos, os escorregamentos, a má qualidade das águas e as enchentes podem estar vinculados à utilização inadequada dos recursos naturais de áreas consideradas de preservação permanente (APPs), estas áreas apresentam função intrínseca na conservação das bacias hidrográficas e na qualidade de vida das populações que as habitam. Com o avanço das geotecnologias, as APPs podem ser estudadas em escala regional com a aplicação de diversas abordagens, a fim de contribuir com o manejo adequado das mesmas. Com embasamento na legislação vigente (Resoluções CONAMA nº 302 e 303, de 2002), o estudo objetivou realizar a delimitação das APPs da Folha Pariquera-Açu (IBGE, 1:50.000), bem como estudar a evolução do uso do solo e a suscetibilidade natural à erosão destas áreas. Para tanto, foram utilizados: ortofotos com resolução espacial de 1m; imagens orbitais - TM Landsat (30m), de 1986, 1997 e 2008; mapas digitais de hidrografia, curvas de nível (1:50.000), geologia, pedologia, pluviometria (1:250.000). Primeiramente, os dados digitais tiveram suas projeções padronizadas e as imagens TM passaram por pré-processamento, com uso de filtro gaussiano, no programa ENVI 4.6, e pelos processos de registro (ENVI) e georreferenciamento (ArcGIS 9.3). Foi realizada fotointerpretação das ortofotos para correção do vetor de hidrografia e inclusão de feições, como várzeas, lagos e reservatórios, no ArcGIS 9.3. Neste programa, foi gerado também um Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente e uma mapa matricial de declividade, para posterior delimitação das APPs da área de estudo. As imagens dos diferentes anos foram classificadas pelo método ISODATA, no ENVI, e com auxílio de campo pelo Método de Máxima Verossimilhança, no ArcGIS, com posterior aplicação de um filtro de mediana. Uma modelagem de mudanças terrestres foi realizada no IDRISI Taiga, para observação das persistências, perdas e ganhos entre as classes de uso do solo nos períodos estudados. Utilizando o Processo Analítico Hierárquico e a Avaliação Multi-critério deste mesmo programa, foi realizada também uma análise de suscetibilidade natural à erosão de acordo com os fatores naturais: geologia, pedologia, pluviometria e declividade. A quadrícula estudada apresenta 14.000,7ha de APPs, 19,9% da área total do estudo (70.189,1ha). A Vegetação arbórea densa foi a classe mais presente e mais persistente no conjunto das APPs da área de estudo, e também, a única das três mais observadas que, entre reduções e aumentos de área, obteve saldo positivo nos períodos estudados (de 1986 a 1997 e de 1997 a 2008). Em 2008 esta classe já ocupava 56,8% do conjunto de APPs. O processo de recomposição dos ecossistemas florestais ocorreu para toda a área de estudo, indicando uma maior ligação deste com o êxodo rural, e consequente abandono de áreas antes ocupadas por atividades agropecuárias, do que com a fiscalização e revegetação das APPs. Todas as categorias de APPs apresentaram a maior parte de suas áreas com Alta suscetibilidade natural à erosão (68,1%). Tanto a suscetibilidade natural à erosão, quanto o uso e ocupação do solo, nas diferentes categorias de APPs parecem estar vinculados às altitudes e declividades associadas das áreas em que estão situadas.Erosion, landslides, poor water quality and flooding may be linked to the misuse of natural resources in areas considered for permanent preservation (APPs). These areas have an intrinsic role in the conservation of water basins and the quality of life of the populations that inhabit them. With the advancement of geotechnologies, the APPs can be studied on a regional scale with the application of various approaches in order to confirm the proper handling of them. Based en CONAMA legislation (Resolutions 302 and 303, of 2002), the study aimed to carry out the delimitation of APPs in the \"Pariquera-Acu\" Chart (IBGE, 1:50,000), and to study the evolution of land use and natural susceptibility to erosion of these areas. For both, were used orthophotos with a spatial resolution of 1m, satellite images (Landsat TM (30m), 1986, 1997 and 2008), digital maps of hydrography, contours (1:50,000), geology, soil conditions and rainfall (1:250,000). The projections of digital data were standardized and the TM images have undergone pre-processing, using a Gaussian filter in the ENVI 4.6 software, and the registration process (ENVI) and georeferencing (ArcGIS 9.3). It was performed photo interpretation of orthophotos for correction of the hydrography vector and inclusion of features (wetlands, lakes, reservoirs), in ArcGIS. In this program, has also been generated a hydrologically consistent digital elevation model and a slope matrix map for further delineation of the APPs of the study area. The images of different years were classified by the ISODATA method in ENVI, and with the aid of field data by the method of Maximum Likelihood, in ArcGIS, with subsequent application of a median filter. A modeling of land changes was performed in IDRISI Taiga, to observe the persistence, losses and gains between the classes of land use in both periods. Using the Analytic Hierarchy Process and Multicriteria Evaluation, of this same program, was also carried out an analysis of natural susceptibility to erosion according to natural factors: geology, soil conditions, rainfall and slope. The chart studied has 14,000.7ha of APP, 19.9% of the total study area (70,189.1ha). The Dense arboreal vegetation class was the most present and persistent in all the APPs of the study area, and also the only one of the three classes most observed, that between reductions and increases in size, had a positive balance in both periods (1986 to 1997 and 1997 to 2008). In 2008 this class already occupied 56.8% of total APPs. The process of restoration of forest ecosystems has occurred throughout the study area, indicating a greater connection with rural exodus and the subsequent abandonment of areas previously occupied by agricultural activities, than to the control and revegetation of APPs. All categories of APPs had most of its areas with High natural susceptibility to erosion (68.1%). Both the natural susceptibility to erosion and the use and occupation of land, in different categories of APPs appear to be linked to the altitude and slope associated with the areas where they are located