Spatial structure and modeling diametric distributions of three tree species related to food sector

Este trabalho trata da estrutura espacial e da modelagem da distribuição diamétrica de três espécies com potencial comercial para produtos não madeireiros. Os dados foram coletados em um fragmento de Floresta Ombrófila Mista, localizado no segundo planalto paranaense, entre os municípios de Fernandes Pinheiro e Teixeira Soares, a 5 km de Irati, PR. A pesquisa apresenta o padrão de dispersão espacial das espécies e o ajuste das distribuições de diâmetro, utilizando as funções densidade de probabilidade Beta, Gama e Weibull-3P. As discussões mostraram que as espécies têm a mesma classificação de dispersão agregada, mas com grande diferença na amplitude dos resultados, motivo pelo qual foi necessário elaborar um layout das espécies, para que elas pudessem ser mais bem compreendidas em seus arranjos espaciais, o que permite visualizar a forma mais apropriada de acesso a esses indivíduos. A FDP Weibull-3P foi a que melhor se ajustou aos dados das distribuições diamétricas. A relação entre a disposição espacial dos indivíduos e as curvas estimadas pelas distribuições diamétricas permitem substanciar melhor a elaboração do planejamento estratégico para o manejo florestal da área, em que espécies fornecedoras de produtos não madeireiros se destacam como opção complementar à utilização de madeira para fins comerciais.Palavras-chave: Índice de Morisita; produtos não madeiráveis; distribuição diamétrica. AbstractSpatial structure and modeling diametric distributions of three tree species related to food sector. This paper deals with the spatial structure and modeling the diameter distribution of three species with potential inclusion of commercial non-timber products. Data from Araucaria Forest were collected in a fragment located on the second plateau of Parana between the municipalities of Fernandes Pinheiro and Teixeira Soares, 5 km from Irati, PR. The research presents the dispersion pattern of the species and adjustment of diameter distributions Beta, Gama and Weibull-3P. The discussions revealed that the species have the same classification of aggregate dispersion, but great difference in the amplitude of results, so it was necessary drawing a layout of the species, in order to better comprehension of their spatial arrangements, it allows us to visualize the better way of access to these individuals. The fdp Weibull-3P is the distribution that fits better to the data of diameter distributions. The relationship between the spatial distribution of individuals and the curves estimated by the diameter distributions allow substantiating the strategic planning for the forest management area, where suppliers of non-timber products stand out as complementary option to the use of timber for commercial purposes.Keywords: Morisita index; non-timber products; diameter distributions.AbstractThis paper deals with the spatial structure and modeling the diameter distribution of three species with potential inclusion of commercial non-timber products. Data from Araucaria Forest were collected in a fragment located on the second plateau of Parana between the municipalities of Fernandes Pinheiro and Teixeira Soares, 5 km from Irati, PR. The research presents the dispersion pattern of the species and adjustment of diameter distributions Beta, Gama and Weibull-3P. The discussions revealed that the species have the same classification of aggregate dispersion, but great difference in the amplitude of results, so it was necessary drawing a layout of the species, in order to better comprehension of their spatial arrangements, it allows us to visualize the better way of access to these individuals. The fdp Weibull-3P is the distribution that fits better to the data of diameter distributions. The relationship between the spatial distribution of individuals and the curves estimated by the diameter distributions allow substantiating the strategic planning for the forest management area, where suppliers of non-timber products stand out as complementary option to the use of timber for commercial purposes.Keywords: Morisita index; non-timber products; diameter distributions

UM ALGORITMO PARA FILTRAGEM DO TRONCO EM NUVEM DE PONTOS LASER TERRESTRE DE ÁRVORES DE PINUS spp.

A varredura laser terrestre vem sendo testada e apontada como alternativa nãodestrutiva para mensuração de árvores. Variáveis dendrométricas podem ser obtidasa partir de técnicas de modelagem tridimensional. Porém, é necessária a filtragemdos dados para eliminar pontos que não representam a superfície do tronco. Essetrabalho teve como objetivo apresentar uma proposta de algoritmo, baseada emmétodos já consolidados na literatura, para filtragem automática da nuvem depontos do tronco da árvore. O estudo foi conduzido a partir de doze árvores inseridas em um povoamento inequiâneo de Pinus spp. Três estações laser foramutilizadas para o recobrimento de cada árvore. O algoritmo proposto, denominadode Filtro Distância Máxima (Filtro Dmax), realiza a filtragem do tronco de formaiterativa e em seções da nuvem de pontos. Para o melhor desempenho daautomatização optou-se por um algoritmo parametrizado. O Filtro Dmax foi testadoexperimentalmente e os resultados apontaram que as superfícies dos troncos foramefetivamente filtradas até aproximadamente dois terços da altura total das árvoresestudadas. A alta densidade de acículas impediu a representação das superfícies dostroncos no terço superior das árvores. A aplicação do Filtro Dmax não alterou ascaracterísticas geométricas dos troncos proporcionando dados à modelagemtridimensional

AVALIAÇÃO DA VARREDURA LASER TERRESTRE EM DIFERENTES DISTÂNCIAS DA ÁRVORE PARA MENSURAR VARIÁVEIS DENDROMÉTRICAS

O laser scanner terrestre é uma alternativa para a coleta de dados dendrométricos em campo sem a necessidade da derrubada da árvore. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a influência da distância da varredura laser terrestre na determinação das variáveis dendrométricas. Foram analisadas duas árvores com altura total de 17,14 m e 16,00 m. A varredura laser foi realizada a 5, 10, 15 e 20 m de distância da árvore. Os diâmetros foram obtidos em alturas parciais até o topo da árvore. Os resultados obtidos com a varredura laser foram validados com as medidas obtidas tradicionalmente em campo com suta e trena. A melhor distância para a obtenção das variáveis dendrométricas foi de 15 m para ambas as árvores. As distâncias menores que 10 m não foram indicadas para a mensuração das duas árvores analisadas. A determinação da altura total foi coerente com as medidas paramétricas. Foi possível a determinação de diâmetros até 55% da altura total e, acima, a ramificação da árvore resultou em uma super ou subestimativa. A melhor distância de varredura possivelmente está atrelada à altura da árvore

Avaliação da modelagem tridimensional do tronco de Pinus elliottii a partir de dados laser terrestre Evaluation of three-dimensional trunk modeling of Pinus elliottii from terrestrial laser data

Este trabalho teve como objetivo realizar a cubagem de uma árvore utilizando modelagem tridimensional da nuvem de pontos laser scanner terrestre e comparar os resultados com a cubagem rigorosa tendo o valor obtido no xilômetro como parâmetro para validação. O objeto de estudo foi um indivíduo de Pinus elliottii de um povoamento inequiâneo. A árvore foi submetida a varredura múltipla com laser scanner terrestre e mensurada em campo após ser derrubada. Para facilitar a operacionalização no xilometro o tronco foi divido em seções (toras) de um metro de comprimento. A modelagem tridimensional consistiu em duas etapas: préprocessamento e processamento da nuvem de pontos. Modelos tridimensionais das toras foram construídos com rede triangular irregular possibilitando a obtenção dos volumes e a comparação com a cubagem de Huber (fita métrica e suta). A avaliação dos resultados indica que os volumes, utilizando a modelagem tridimensional de dados laser, foram mais próximos do valor paramétrico nas seções iniciais livres de galhos e acículas. Para as demais seções, o método de Huber utilizando dados da suta é apontado como mais adequado. Foi possível constatar que na parte superior da árvore a alta densidade de acículas impediu que a varredura laser alcançasse a superfície do tronco, impossibilitando a modelagem tridimensional. O desenvolvimento da filtragem automática de pontos que não representam a superfície do tronco e a reconstrução da parte superior da árvore devem ser aprimorados para melhoria dos resultados obtidos na modelagem tridimensional. Abstract This study aimed at performing the cubage of a tree using the three-dimensional modeling of a terrestrial laser scanner point cloud and compare the results with the cubage using the value obtained in xylometer as parameter for validation. The object of study was an individual of Pinus elliottii. The tree was subjected to multiple scan with terrestrial laser scanner and measured in the field after overthrown. To facilitate the operationalization in xylometer the trunk was divided into sections (logs) of a meter long. The three-dimensional modeling consisted of two stages: pre-processing and processing the point cloud. Three-dimensional models were built of logs with triangular irregular network enabling the achievement of volumes compared to cubage Huber (tape measure and calipers). The evaluation of results indicates that the volume measurements obtained by using three-dimensional modeling of laser data was closer to the parametric value in the initial sections of the trunk, till the free section of branches. For other sections, the method using data from Huber caliper is pointed out as more appropriate. It was found that at the top of tree the high density of needles prevented the scanning laser to reach the surface of the trunk, and thus preventing the three-dimensional modeling. The development of automatic filtering of points which do not represent the surface of the trunk and the reconstruction of the top of the tree should be studied to improve the results obtained in three-dimensional modeling

ALTERAÇÃO NA COBERTURA FLORESTAL DA REGIÃO NOROESTE DA AMAZÔNIA MATOGROSSENSE

Nos últimos anos, a intensificação das atividades antrópicas modificadoras da cobertura vegetal do solo em território brasileiro vem ocorrendo em larga escala. Para fins de monitoramento das alterações da cobertura florestal, as técnicas de Sensoriamento Remoto da vegetação são ferramentas imprescindíveis, principalmente em áreas extensas e de difícil acesso, como é o caso da Amazônia brasileira. Neste sentido, objetivou-se com este trabalho identificar as mudanças no uso e cobertura do solo no período de 20 anos nos municípios de Aripuanã e Rondolândia, Noroeste do Mato Grosso, visando quantificar as áreas efetivas que sofreram alterações. Para tal, foram utilizadas técnicas de classificação digital de imagens Landsat 5 TM e Landsat 8 OLI em três diferentes datas (1995, 2005 e 2015) e, posteriormente, realizada a detecção de mudanças para o uso e cobertura do solo. A classificação digital apresentou resultados excelentes, com índice Kappa acima de 0,80 para os mapas gerados, indicando ser uma ferramenta potencial para o uso e cobertura do solo. Os resultados denotaram uma conversão de áreas florestais principalmente para atividades antrópicas agrícolas, na ordem de 472 km², o que representa uma perda de 1,3% de superfície de floresta amazônica na região de estudo.Palavras-chave: conversão de áreas florestais; uso e cobertura do solo; classificação digital; análise multitemporal. CHANGE IN FOREST COVER OF THE NORTHWEST REGION OF AMAZON IN MATO GROSSO STATE ABSTRACT: In the past few years, the intensification of anthropic activities that modify the soil-vegetation cover in Brazil’s land has been occurring on a large scale. To monitor the forest cover changes, the techniques of Remote Sensing of vegetation are essential tools, especially in large areas and with difficult access, as is the case of the Brazilian Amazon. The aim of this work was to identify the changes in land use and land cover, over the past 20 years, in the municipalities of Aripuanã and Rondolândia, Northwest of Mato Grosso State, in order to quantify the effective altered areas. Landsat 5 TM and Landsat 8 OLI digital classification images techniques were used in three different dates (1995, 2005 and 2015) and, later, the detection to the land use and land cover changes. The digital classification showed excellent results, with kappa index above 0.80 for the generated maps, indicating the digital classification as a potential tool for land use and land cover. Results reflect the conversion of forest areas mainly for agricultural activities, in the order of 472 km², representing a loss of 1.3% of Amazon forest surface in the study region.Keywords: forest conversion; land use and land cover; digital classification; multitemporal analysis

ALTERAÇÃO NA COBERTURA FLORESTAL DA REGIÃO NOROESTE DA AMAZÔNIA MATOGROSSENSE

Nos últimos anos, a intensificação das atividades antrópicas modificadoras da cobertura vegetal do solo em território brasileiro vem ocorrendo em larga escala. Para fins de monitoramento das alterações da cobertura florestal, as técnicas de Sensoriamento Remoto da vegetação são ferramentas imprescindíveis, principalmente em áreas extensas e de difícil acesso, como é o caso da Amazônia brasileira. Neste sentido, objetivou-se com este trabalho identificar as mudanças no uso e cobertura do solo no período de 20 anos nos municípios de Aripuanã e Rondolândia, Noroeste do Mato Grosso, visando quantificar as áreas efetivas que sofreram alterações. Para tal, foram utilizadas técnicas de classificação digital de imagens Landsat 5 TM e Landsat 8 OLI em três diferentes datas (1995, 2005 e 2015) e, posteriormente, realizada a detecção de mudanças para o uso e cobertura do solo. A classificação digital apresentou resultados excelentes, com índice Kappa acima de 0,80 para os mapas gerados, indicando ser uma ferramenta potencial para o uso e cobertura do solo. Os resultados denotaram uma conversão de áreas florestais principalmente para atividades antrópicas agrícolas, na ordem de 472 km², o que representa uma perda de 1,3% de superfície de floresta amazônica na região de estudo.Palavras-chave: conversão de áreas florestais; uso e cobertura do solo; classificação digital; análise multitemporal. CHANGE IN FOREST COVER OF THE NORTHWEST REGION OF AMAZON IN MATO GROSSO STATE ABSTRACT: In the past few years, the intensification of anthropic activities that modify the soil-vegetation cover in Brazil’s land has been occurring on a large scale. To monitor the forest cover changes, the techniques of Remote Sensing of vegetation are essential tools, especially in large areas and with difficult access, as is the case of the Brazilian Amazon. The aim of this work was to identify the changes in land use and land cover, over the past 20 years, in the municipalities of Aripuanã and Rondolândia, Northwest of Mato Grosso State, in order to quantify the effective altered areas. Landsat 5 TM and Landsat 8 OLI digital classification images techniques were used in three different dates (1995, 2005 and 2015) and, later, the detection to the land use and land cover changes. The digital classification showed excellent results, with kappa index above 0.80 for the generated maps, indicating the digital classification as a potential tool for land use and land cover. Results reflect the conversion of forest areas mainly for agricultural activities, in the order of 472 km², representing a loss of 1.3% of Amazon forest surface in the study region.Keywords: forest conversion; land use and land cover; digital classification; multitemporal analysis

Mapeamento do saldo de radiação no Parque Nacional de São Joaquim – SC

A quantificação da radiação solar é de suma importância, pois é a principal fonte de energia para os processos de aquecimento ou resfriamento da superfície terrestre e do ar, para a evapotranspiração e para o metabolismo das plantas e animais. Os equipamentos denominados de saldo radiômetros permitem mensurar o saldo de radiação, porém são limitados por fornecerem medidas pontuais. Diante disso, dados de sensoriamento remoto aparecem como ferramenta para fornecer estimativas distribuídas espacialmente. O objetivo do presente estudo foi estimar o saldo de radiação por meio de técnicas de sensoriamento remoto e comparar com estimativas de dados de uma estação de superfície. O estudo foi realizado no Parque Nacional de São Joaquim para o dia 30 de janeiro de 2014. Foram utilizadas: uma imagem do Satélite Landsat 8, modelo digital do terreno e dados meteorológicos obtidos em uma estação de superfície. O saldo de radiação obtido utilizando a imagem de satélite seguiu a metodologia do SEBAL e o saldo de radiação para a estação de superfície resultou da Equação de Brunt. Os maiores valores do saldo de radiação foram encontrados nas classes de água e floresta, enquanto os menores valores foram obtidos em locais de solo exposto e agricultura

Identification of significative lidar metrics and comparison of machine learning approaches for estimating stand and diversity variables in heterogeneous brazilian atlantic forest

Data collection and estimation of variables that describe the structure of tropical forests, diversity, and richness of tree species are challenging tasks. Light detection and ranging (LiDAR) is a powerful technique due to its ability to penetrate small openings and cracks in the forest canopy, enabling the collection of structural information in complex forests. Our objective was to identify the most significant LiDAR metrics and machine learning techniques to estimate the stand and diversity variables in a disturbed heterogeneous tropical forest. Data were collected in a remnant of the Brazilian Atlantic Forest with different successional stages. LiDAR metrics were used in three types of transformation: (i) raw data (untransformed), (ii) correlation analysis, and (iii) principal component analysis (PCA). These transformations were tested with four machine learning techniques: (i) artificial neural network (ANN), ordinary least squares (OLS), random forests (RF), and support vector machine (SVM) with different configurations resulting in 27 combinations. The best technique was determined based on the lowest RMSE (%) and corrected Akaike information criterion (AICc), and bias (%) values close to zero. The output forest variables were mean diameter at breast height (MDBH), quadratic mean diameter (QMD), basal area (BA), density (DEN), number of tree species (NTS), as well as Shannon–Waver (H’) and Simpson’s diversity indices (D). The best input data were the new variables obtained from the PCA, and the best modeling method was ANN with two hidden layers for the variables MDBH, QMD, BA, and DEN while for NTS, H’and D, the ANN with three hidden layers were the best methods. For MDBH, QMD, H’and D, the RMSE was 5.2–10% with a bias between −1.7% and 3.6%. The BA, DEN, and NTS were the most difficult variables to estimate, due to their complexity in tropical forests; the RMSE was 16.2–27.6% and the bias between −12.4% and −0.24%. The results showed that it is possible to estimate the stand and diversity variables in heterogeneous forests with LiDAR data

Um algoritmo para filtragem do tronco em nuvem de pontos laser terrestre de árvores de pinus spp.

A varredura laserterrestre vem sendo testada e apontada como alternativa não destrutiva para mensuração de árvores. Variáveis dendrométricas podem ser obtidas a partir de técnicas de modelagem tridimensional. Porém, é necessária a filtragem dos dados para eliminar pontos que não representam a superfície do tronco. Esse trabalho teve como objetivo apresentar uma proposta de algoritmo, baseada em métodos já consolidados na literatura, para filtragem automática da nuvem de pontos do tronco da árvore. O estudo foi conduzido a partir de doze árvores inseridas em um povoamento inequiâneo de Pinusspp. Três estações laser foram utilizadas para o recobrimento de cada árvore. O algoritmo proposto, denominado de Filtro Distância Máxima (Filtro Dmax), realiza a filtragem do tronco de forma iterativa e em seções da nuvem de pontos. Para o melhor desempenho da automatização optou-se por um algoritmo parametrizado. O Filtro Dmax foi testado experimentalmente e os resultados apontaram que as superfícies dos troncos foram efetivamente filtradas até aproximadamente dois terços da altura total das árvores estudadas. A alta densidade de acículas impediu a representação das superfícies dos troncos no terço superior das árvores. A aplicação do Filtro Dmax não alterou as características geométricas dos troncos proporcionando dados à modelagem tridimensional

Eficiência de diferentes métodos de filtragem da nuvem de pontos na varredura Laser Terrestre para a obtenção de dados dendrométricos

The terrestrial laser scanner presents itself as an interesting to dendrometric data collection. However, for determination of dendrometric variables are necessary efficient filtering methods for eliminate soil, branches and crown points. Considering this, the aim of this paper was testing two differents filtering methods for determination of diameters in different heights in a Pinus taeda (L.) tree. The data collection was made through laser scanning, using the Leica HDS3000 equipment fixed in one single point. After cutting down tree, diameters were obtained in different stem parts, from base to top with a caliper and total height, first branches and crown heights with a tape. Were made manual and automatic filtering. The filtering were efficient a mean of 55% of total height when compared diameters with laser data and traditional methods of measurements. Above this, the absence of data representing the stem surface due the canopy did not allow the stem modeling. Would be interesting methods with recover this data in canopy region. The manual filter filtered a little bit more of the stem when compared with automatic filter, however the automatic method gains with the processing velocity.Pages: 6185-619