Ainda há grandes demandas em quantificações precisas das variáveis de crescimento de uma floresta, principalmente para grandes áreas, a fim de apoiar as atividades relacionadas aos inventários e manejo florestal.
A quantificação da estrutura da vegetação florestal em diferentes escalas é fundamental para a compreensão e modelagem dos processos vitais que estão presentes no ecossistema, como fotossíntese, alocação de carbono, fluxos de água, balanço de energia, biodiversidade, dinâmica de crescimento e mortalidade.
Por isso, o setor florestal tem buscado novas formas de obter informações das variáveis coletadas em campo com maior velocidade, garantindo a precisão dos dados, de uma forma mais acessível e viável economicamente.
O que é o Sistema LiDAR?
Uma possível alternativa que vem se destacando no mercado é o LiDAR, que surgiu como meio de coleta e caracterização da estrutura das florestas distribuídas verticalmente (estratos florestais) e que é considerado como relevante fonte de dados.
O LiDAR emergiu como uma das mais promissoras tecnologias e amplamente reconhecido para estimar variáveis e parâmetros nas florestas. O LiDAR é um sensor ativo de um sistema a laser que emite feixes ópticos em direção ao solo, que utiliza um espelho de varredura e fornece medições precisas, com base no tempo decorrido entre a emissão de um pulso e a medição do sinal de retorno.
Alguns exemplos de atributos estruturais das florestas coletados a partir do LiDAR podem ser citados: a altura e diâmetro da árvore, bem como as diferenças entre as suas copas, volume e cobertura do dossel, índice de área foliar, topografia do sub-bosque, densidade de indivíduos, área basal, biomassa aérea e estimativas do estoque de carbono.
Sistemas LiDAR utilizadas para mapear florestas
Podem ser citados como principais sistemas para trabalhar no LiDAR:
- Airborne Laser Scanning (ALS)
- Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Laser scanning (ULS)
- Terrestrial Laser Scanning (TLS)
- Mobile Laser Scanning (MLS)
- Spaceflight lidar (SLS)
Airborne Laser Scanning (ALS)
Os sistemas ALS são implantados em aeronaves de asa fixa ou rotativa, mais comumente em altitudes de 500 a 3.000 m, mas também há sistemas que operam em altitudes de até 20.000 m. Existem alguns trabalhos que utilizaram dados ALS para obter informações dos estratos da cobertura vegetal, a partir da análise das estimativas de alturas das árvores. Há a possibilidade de se usar esse sistema para identificar árvores individuais, com estratos de dominância e até mesmo para estimar o volume de povoamentos. O ALS pode fornecer estimativas diretas da rugosidade do dossel, fração de cobertura e elevação do terreno. Por outro lado, a análise da descrição da estrutura dentro do dossel ainda é um pouco limitada. O interessante é que esse sistema pode ser usado para monitorar distúrbios nos plantios florestais a partir da realização de medições repetidas.
No entanto, o sistema ALS ainda é de alto custo, sobretudo quando considerado o valor de aquisição dos instrumentos, por isso a coleta de dados é normalmente realizada por prestadores de serviços.
Unmanned Aerial Vehicle (UAV)
As aeronaves UAV geralmente voam em altitudes mais baixas, cerca de 50 a 300 m acima do solo. Os sistemas ULS permitem coletar maiores detalhes da estrutura do dossel das árvores e, dependendo do tamanho da área, os custos de coleta tendem a ser menores, que os dos sistemas ALS. Um dos grandes desafios do ULS é que a coleta de dados, na maioria dos casos, precisa ser terceirizada e não há muitas opções e ofertas de prestadores de serviços, o que dificulta a igual disponibilidade para todas as áreas e regiões.
Terrestrial Laser Scanning (TLS)
Já os sistemas TLS são utilizados para coletar dados com uma maior riqueza de detalhes, cujos alvos de campo são de até 100 m. É possível separar a madeira do material da folha dentro dos dados. Tem grande potencial para ser utilizado em estudos de ambiente no interior do dossel, bem como mapas de área basal. O maior desafio é que os métodos de campo são complexos, principalmente para a logística e alinhamento a um sistema de referência de posicionamento comum.
O sistema TLS pode ser usado para mapear a capacidade fotossintética, o teor de umidade e a concentração de pigmentos em 3D, a partir da intensidade da luz laser retornada. Além disso, esse sistema tem se mostrado eficiente para fornecer estimativas precisas na quantificação do volume de madeira a nível individual da árvore utilizando o método chamado Quantitative Structure Modeling (QSM), proposto por Raumonen et al. (2013).
O LiDAR pode ser uma ferramenta útil para resolver a incompatibilidade de escala entre os dados de campo e a escala de pixels das imagens de satélite. E como diz Asner et al. (2012) “…a capacidade do LiDAR em penetrar o dossel e detectar a estrutura tridimensional das florestas, o torna um dos mais importantes componentes a ser utilizado em estratégias internacionais para mensurar e estimar a biomassa e as emissões de carbono das florestas”.
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