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Tipo do documento: Tese
Título: Modelagem de variáveis biofísicas em floresta tropical seca por meio de geotecnologias
Título(s) alternativo(s): Modeling of biophysical variables in a dry tropical forest using Geotechnologies
Autor: MOREIRA, Giselle Lemos 
Primeiro orientador: SILVA, José Antônio Aleixo da
Primeiro coorientador: FERREIRA, Rinaldo Luiz Caraciolo
Primeiro membro da banca: GADELHA, Fernando Henrique de Lima
Segundo membro da banca: SILVA, Hernande Pereira da
Terceiro membro da banca: SILVA, Emanuel Araújo
Quarto membro da banca: FINGER, César Augusto Guimarães
Resumo: O inventário florestal é um importante instrumento empregado para estimar o potencial produtivo de uma área florestal, entretanto suas técnicas convencionais demandam tempo e em alguns casos, apresentam dificuldade relacionadas ao acesso ou ao tamanho da área. Desta forma, objetivou-se com este estudo avaliar a capacidade da tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging) e de diferentes sensores orbitais na predição das variáveis biofísicas volume e biomassa seca acima do solo (BSA) em áreas de vegetação arbustiva-arbórea em floresta tropical seca. Para tal, o presente trabalho foi dividido em dois capítulos com objetivos específicos. No primeiro capítulo, avaliou-se o potencial das métricas derivadas do sistema LiDAR ALS (Airborne Laser Scanner) na predição de volume e BSA em áreas de floresta tropical seca. O estudo foi conduzido em duas áreas de Caatinga na Fazenda Itapemirim, localizada entre os municípios de Floresta e Betânia, em Pernambuco. Para avaliar o potencial da tecnologia LiDAR foi realizado o ajuste do modelo de regressão linear múltipla, pelo método dos mínimos quadrados ordinários, onde foram utilizadas como variáveis respostas os estoques de volume e BSA, por unidade amostral (u.a.), oriundos dos dados de inventário florestal realizado nas áreas de estudo e como variáveis preditivas as métricas LiDAR de altura (posição, dispersão e proporção), extraídas, por u.a., da nuvem de pontos LiDAR normalizada. A partir dos resultados encontrados, observou-se que as melhores equações para a predição das variáveis biofísicas alcançaram um coeficiente de determinação ajustado (R²aj) de 0,67, com erro padrão percentual (Syx%) de 20,22% para volume e um R²aj de 0,75, com Syx% de 14,71% para BSA, além disto, observou-se que as equações geradas, tanto de volume quanto de BSA, mostraram tendências de superestimar valores mais baixos e subestimar valores mais altos. Desta forma, conclui-se que as equações preditivas de volume e BSA obtidas por meio da tecnologia LiDAR geraram valores tendenciosos comparados aos obtidos por meio do inventário florestal convencional. No segundo capítulo, avaliou-se o potencial da associação entre métricas derivadas da tecnologia LiDAR ALS e dados espectrais de diferentes sensores orbitais na predição de volume e biomassa seca acima do solo em áreas de floresta tropical seca. Para tal, o estudo foi realizado em dois fragmentos de Caatinga na Fazenda Itapemirim, localizada entre os municípios de Floresta e Betânia, em Pernambuco e foram utilizados dados oriundos da tecnologia LiDAR e dados orbitais dos satélites Landsat 8, ResourceSat-2 e RapidEye. Para o ajuste do modelo de regressão linear múltipla foram utilizados como variáveis respostas os estoques de volume e BSA, por u.a., oriundos dos dados de inventário florestal realizado nas áreas de estudo e como variáveis preditivas as métricas LiDAR de altura e valores médios das bandas espectrais e índices de vegetação. Observou-se, a partir dos resultados, que a melhor equação para a predição do volume alcançou um R²aj de 0,80, com Syx% de 16,64% e a melhor equação para BSA obteve um R²aj de 0,82, com Syx% de 10,84%. Também foi possível observar que as equações ajustadas mostraram tendências de superestimar valores mais baixos e subestimar valores mais altos. Deste modo, conclui-se que as equações preditivas de volume e BSA ajustadas a partir da integração entre dados LiDAR ALS e dados orbitais não foram capazes de gerar resultados com acurácia compatível à obtida por meio do inventário florestal convencional. No geral, conclui-se que a integração de métricas LiDAR ALS e dados orbitais possibilitou a geração de estimativas de volume e BSA mais precisas, quando comparadas à utilização de dados LiDAR ALS de forma isolada.
Abstract: The forest inventory is an important instrument used to estimate the productive potential of a forest area, however its conventional techniques require time and, in some cases, present difficulties related to access or the size of the area. Thus, the objective of this study was to evaluate the capacity of LiDAR (Light Detection and Ranging) technology and of different orbital sensors in the prediction of biophysical variables volume and dry aboveground biomass (dry AGB) in areas of shrub-tree vegetation in dry tropical forest. To this end, the present work was divided into two chapters with specific objectives. In the first chapter assessed the potential of the metrics derived from the LiDAR ALS (Airborne Laser Scanner) system in predicting volume and dry AGB in dry tropical forest areas. The study was conducted in two areas of Caatinga at Fazenda Itapemirim, located between the municipalities of Floresta and Betânia, in Pernambuco. To assess the potential of LiDAR technology, the multiple linear regression model was adjusted using the ordinary least squares method, where volume and dry AGB stocks, per sample unit, from the forest inventory data carried out in the study areas were used as response variable and as predictive variables used were height LiDAR metrics (position, dispersion and proportion), extracted, per sample unit, from the normalized LiDAR point cloud. From the results found, it was observed that the best equations for the prediction of biophysical variables reached an adjusted coefficient of determination (Adjusted R-squared) of 0.67, with a percentage standard error (SE%) of 20.22% for volume and an Adjusted R-squared of 0.75, with SE% of 14.71% for dry AGB, in addition, it was observed that the equations generated, both in volume and dry AGB, showed tendencies to overestimate lower values and underestimate higher values. Thus, it is concluded that the predictive equations of volume and dry AGB generated through LiDAR technology generated biased values compared to those obtained through the conventional forest inventory. In the second chapter, the potential of the association between metrics derived from LiDAR ALS technology and spectral data from different orbital sensors in the prediction of volume and dry AGB in areas of dry tropical forest was evaluated. To this end, the study was carried out in two fragments of Caatinga at Fazenda Itapemirim, located between the municipalities of Floresta and Betânia, in Pernambuco and data from LiDAR technology and orbital data from the Landsat 8, ResourceSat-2 and RapidEye satellites were used. For the adjustment of the multiple linear regression model, the response variables were the stocks of volume and dry AGB, per sampling unit, derived from the forest inventory data carried out in the study areas and as predictive variables, the LiDAR metrics of height and average values of spectral bands and vegetation indices. It was observed, from the results, that the best equation for volume prediction reached an Adjusted R-squared of 0.80, with SE% of 16.64% and the best equation for dry AGB obtained an Adjusted R-squared of 0.82, with SE% of 10.84%. It was also possible to observe that the generated equations showed tendencies to overestimate lower values and underestimate higher values. In this way, it is concluded that the predictive equations of volume and dry AGB adjusted from the integration between LiDAR ALS data and orbital data were not able to generate results with accuracy compatible with that obtained through the conventional forest inventory, however they presented good precision. In general, it is concluded that the integration of LiDAR ALS metrics and orbital data enabled the generation of more accurate volume and dry AGB estimates when compared to the use of LiDAR ALS data in isolation.
Palavras-chave: Sensoriamento remoto
Floresta tropical seca
Caatinga
Biomassa
Volume
Inventário florestal
Área(s) do CNPq: CIENCIAS AGRARIAS::RECURSOS FLORESTAIS E ENGENHARIA FLORESTAL
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal Rural de Pernambuco
Sigla da instituição: UFRPE
Departamento: Departamento de Ciência Florestal
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais
Citação: MOREIRA, Giselle Lemos. Modelagem de variáveis biofísicas em floresta tropical seca por meio de geotecnologias. 2021. 156 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/8939
Data de defesa: 25-Fev-2021
Aparece nas coleções:Doutorado em Ciências Florestais

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