Dados do Trabalho

Título

Uso de veículo aéreo não tripulado no Inventário de um povoamento de mogno africano

Introdução

O mogno africano (Khaya ivorensis A. Chevalier) pertencente à família Meliaceae, mesma família do mogno brasileiro (Swietenia macrophylla King) é nativo das planícies tropicais úmidas da África Ocidental (ALVES JÚNIOR et al., 2016; RIBEIRO; FERRAZ FILHO; SCOLFORO, 2017). Introduzida no Brasil em 1970, para substituir o mogno brasileiro, intensamente explorado pelo setor madeireiro e sob risco de extinção. Adaptou-se rapidamente as variadas condições do território brasileiro, devido às características de clima, temperatura e pluviosidade semelhantes às de seu centro de origem (CASAROLI et al., 2018).
A rusticidade, aliada ao elevado preço de sua madeira, nos mercados nacional e internacional, gerou atratividade econômica e investimentos em plantios comerciais em todo o Brasil, onde, a área plantada já ultrapassa 10 mil hectares, com perspectiva de aumento (RIBEIRO; FERRAZ FILHO; SCOLFORO, 2017). Além disso, a espécie possui importância econômica, devido às características tecnológicas e estéticas de sua madeira, empregada na indústria moveleira, naval, construção civil, na confecção de painéis (PINHEIRO et al., 2011).
Dentro do manejo florestal o uso do inventário é a principal ferramenta de levantamento de dados necessários para subsidiar as tomadas de decisões, como a necessidade de implantar novas florestas, replantar mudas, prevenir incêndios, pragas e doenças (ANJOS, 2017). A obtenção de dados a partir de inventario florestal tradicional esbarra na dificuldade de processamento dos dados, nos altos custos e elevado tempo gasto, sendo o uso de técnicas de processamento digital de imagens (PDI) aliado ao sensoriamento remoto (SR) ferramentas úteis e eficaz na mensuração florestal (SANTOS et al., 2017).
Os veículos aéreos não tripulados (VANT’s) mostram-se excelente ferramenta no planejamento e obtenção de informações para inventário florestal, pois permitem coletar imagens de alta resolução, em grandes áreas, com curto espaço de tempo e maior frequência, possibilitando o mapeamento frequente de áreas com menor custo, principalmente, quando comparado a imagens obtidas por satélite (SILVA NETO, 2015).

Resumo

A Khaya ivorensis A. Chevalier, obtém grande importância socioeconômica, sua rusticidade, aliada ao elevado preço de sua madeira, gera atratividade e investimentos em plantios comerciais nos mercados nacional e internacional. Contudo, devido às grandes implantações, o inventário florestal tradicional implica em altos custos, sendo oportuno a utilização de novas técnicas, como o uso de veículos aéreos não tripulados (VANT’s) aliado ao processamento digital de imagens para obtenção dessas informações remotamente. Nesse sentido, objetivou-se utilizar técnicas de processamento digital de imagens no inventário de um povoamento de mogno africano como recurso de estimativa de características de estande de plantas. O levantamento foi realizado em plantio de dez hectares de mogno africano com 14 anos de idade, cultivados em espaçamento 6,0 m x 6,0 m, situado em propriedade particular no município do Cantá, Roraima - Brasil. Foram obtidas fotografias aéreas utilizando-se o VANT DJI Phantom 4 Pro equipado de uma câmera RGB de 20 megapixel. O processamento das fotografias realizou-se com os softwares Agisoft PhotoScan, ArcMap e QGIS para geração do mosaico e modelos digitais de elevação, extração de diferenças de altitudes da copa das plantas e da superfície do terreno adjacente para o cálculo da contagem de estande. Conclui-se que há viabilidade técnica de inventário florestal de mogno africano com uso de veículo aéreo não tripulado - VANT. A assertividade do inventário é fator do ajuste da metodologia utilizada e da uniformidade das árvores do cultivo.

Objetivos

Nesse sentido, objetivou-se utilizar técnicas de processamento digital de imagens no inventário de um povoamento de mogno africano como recurso de estimativa de características de estande de plantas

Material e Método

O levantamento foi realizado entre julho e agosto de 2020, em um plantio de dez hectares de mogno africano com 14 anos de idade, cultivado em espaçamento 6,0 m x 6,0 m, situado em propriedade particular no município de Cantá, Roraima – Brasil, a 02° 29’ 08’’ N e 60° 34’ 54’’ O. A área amostrada pertence ao sistema ecológico das florestas densas da região amazônica, sob influência do clima tipo Am, quente e semiúmido, segundo classificação de Köppen, com estação chuvosa de abril a setembro e estação seca de outubro a março, com precipitação anuais médias, umidade relativa e temperatura ambiente de 2.090 mm, 70% e 27,4°C, respectivamente (FERREIRA; TONINI, 2009).
Foram obtidas fotografias aéreas do plantio utilizando o VANT DJI Phantom 4 Pro equipado de uma câmera RGB de 20 megapixel. Para criação do planejamento do voo, foi utilizado o software DroneDeploy informando os seguintes parâmetros: altura de voo de 100 metros acima do solo, resultando em uma distância de amostra do solo (GSD) de 3,0 cm/pixel; sobreposição lateral de 70%; recobrimento frontal de 60%. Afim de melhorar o modelo foi utilizada a ferramenta de planos de voo com cruzamento perpendicular conforme.
O processamento das fotografias foi realizado com o Agisoft PhotoScan, um software avançado de modelagem 3D, que visa criar conteúdo 3D a partir de imagens estáticas. Através dele foram realizadas as etapas 1-inclusão de fotos, 2-alinhamento das imagens, 3-nuvem densa de pontos, 4-modelo digital de elevação (MDE) e 5-ortomosaico. As imagens capturadas foram baixadas e carregadas ao software onde foi calculada a estimativa de qualidade antes de iniciar o processamento. Imagens com valor menor que 0.50 unidades de qualidade foram descartadas para não interferir no resultado final.
Em seguida foi realizado o processo de alinhamento das imagens pra encontrar a posição, orientação da câmera para cada foto e construir um modelo de nuvem de pontos esparsos. O conjunto de posições da câmera é necessário para a reconstrução posterior do modelo 3D. O passo seguinte foi a construção da nuvem densa de pontos, na qual o software permite gerar e visualizar um modelo de nuvem de pontos densos. Com base nas posições estimadas da câmera, ele calcula as informações de profundidade de cada câmera a ser combinada em uma única nuvem de pontos densos. Para diminuir o volume de cálculos foi selecionado um retângulo coomprendendo apenas a região de interesse. Seguindo para a construção do modelo digital de elevação (MDE), esse passo buscou encontrar a altura da copa das árvores em relação ao solo e pontua-las.
Na última etapa foi construído o ortomosaico, delimitado através de um polígono da área cultivada. Este serviu como delimitador externo para exportação tanto do ortomosaico quanto do DME. Ambos já contando com o georreferenciamento produzido automaticamente pelo software a partir das informações de geolocalização contido nas imagens. Para validação da metodologia foram utilizados dados da contagem manual do número real de árvores a campo (inventário padrão).

Resultados e discussão

Conforme o modelo digital de elevação obtido, a altitude máxima da área ficou em 80,16 e a mínima de 61,19 m. Pode-se constatar que a elevação correspondente à altura das plantas foi detectada, porém com valores pouco consistentes devido à falta de continuidade entre a copa e o solo. Foi obtido um ortomosaico (imagem) da área com resolução espacial de 3,3 cm por pixel, com a qual foi possível calcular a área cultivada equivalente a 84.794,9 m² (8,4 hectares) e seu perímetro igual a 1.165,8 m.
A aplicação o filtro baseado na declividade do terreno para separar regiões onde a altura das plantas influenciou na elevação do modelo digital de elevação do terreno, alcançou dois resultados, um com as informações de altitude das regiões recortadas de acordo com a declividade informada no filtro (representando um local com uma planta) e outra com informações de altitude do solo.
Entendendo que cada região recortada correspondeu a uma árvore, suavizou-se espacialmente as informações usando um filtro gaussiano. Assim, cada região caracterizada como árvore recebeu um ponto de identificação, sendo identificados 2655 pontos/árvores. O levantamento a campo quantificou a existência de 2982 plantas, tendo o método de inventário pelo VANT, uma assertividade de 89,09%.
Segundo Chianucci et al. (2016) as imagens obtidas por meio de VANT’s são eficientes, pois permitem obter estimativas rápidas e baratas, além do que, as imagens de alta resolução permitem realizar análises de monitoramento de “stands” florestais e de rotina em tempo real, ou seja, apresenta grande potencial no inventario florestal.
Uma das dificuldades encontradas, que geraram a inexatidão dos resultados, foi a falta de homogeneidade das árvores, sobretudo no que diz respeito ao seu formato de copa. Relacionando as informações de campo com as observadas no inventário florestal com uso de VANT, o êxito na obtenção de informações precisas está relacionado aos processos e métodos de amostragem e a homogeneidade das plantas do cultivo, levando em conta a altura e o formato da copa destas, o que corrobora com Corte et al. (2013), ao afirmar que a precisão do levantamento por VANT é condição, sobretudo, do tamanho e da intensidade amostral adotada.
O resultado da estimativa de contagem, evidencia a necessidade de unificar pontos que estão representando partes da copa como árvores distintas Figura 1. Devido a desuniformidade do cultivo. Fato esse, devida as condições edafoclimáticas locais e a genética das plantas, está última preponderante, visto que atualmente a propagação da espécie é via seminífera (por sementes), o que implica em grande desuniformidade do stand de plantas. Dessa maneira, a eficiência do inventário com o uso de VANT é aumentada com o emprego de técnicas de cultivo mais modernas, como o emprego de clonagem.

Conclusões/Considerações Finais

Através conclui-se que há viabilidade técnica de inventário florestal de mogno africano com uso de veículo aéreo não tripulado - VANT. E a assertividade do inventário é fator do ajuste da metodologia utilizada e da uniformidade das árvores do cultivo.

Referências Bibliográficas

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CASAROLI, D.; ROSA, F.O.; JÚNIOR, J.A.; EVANGELISTA, A.W.P.; BRITO, B.V.; PENA, D.S. Aptidão edafoclimática para o mogno africano no Brasil. Ciência Florestal, Santa Maria, v.28, n.1, p.357-368, 2018.
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SILVA NETO, M. (Ed.). Planejamento de Voo e GSD. 2015.

Palavras Chave

contagem de plantas, khaya ivorensis, manejo florestal, VANT.

Arquivos

Área

Grupo II: Produção Florestal