Aplicação da varredura laser terrestre em plantios clonais de Eucalyptus spp para determinação do número de árvores e estudos diamétricos

Abstract

Resumo: O objetivo desta pesquisa foi avaliar a aplicação da varredura laser terrestre simples e múltipla na detecção de árvores e na determinação do DAP em plantios clonais de Eucalyptus spp, considerando diferentes posicionamentos do equipamento e tamanho de unidades amostrais. O equipamento Trimble TX5 foi posicionado no centro e em quatro pontos externos à unidade amostral circular formando um quadrilátero. A varredura simples foi testada apenas com a posição do equipamento no centro da unidade amostral. Para varreduras múltiplas foram avaliadas dois e três arranjos de varredura, as quais levam em consideração a posição do equipamento em relação às linhas de plantio. A detecção automática de árvores foi realizada a partir do algoritmo baseado em uma malha de projeção de pontos 2D, onde unidades amostrais circulares de 200, 300 e 400 m² foram avaliadas. A determinação do DAP foi realizada pelo algoritmo de distância máxima, considerando os diferentes tamanhos das unidades amostrais para varreduras simples e múltiplas. A varredura simples, para a idade de 2 anos sem desrama, apresentou ótimos resultados, sendo que 100% das árvores em unidades amostrais de 200 e 300 m² foram detectadas. Para as idades de 2, 4,5 e 5,5 anos em unidades amostrais de 300 e 400 m², não foi possível a detecção de 100% das árvores com varredura simples, pois à medida que aumenta o diâmetro a acurácia diminui. A análise sobre varreduras múltiplas com dois posicionamentos do equipamento laser possibilitou a detecção de 100% das árvores nos três tamanhos de unidades amostrais até a idade de 4,5 anos. Para a idade de 5,5 anos, verificou-se a necessidade de empregar três varreduras para detecção de todas as árvores devido aos maiores diâmetros. A determinação do diâmetro médio para todas as idades não apresentou diferença estatística no nível de 95% de probabilidade, com erros variando entre -5,3% a 4,7%. Os resultados indicam que o número de varreduras com o intuito de detectar 100% das arvores está relacionado principalmente com o DAP médio, considerando o espaçamento de plantio neste estudo de caso.

Abstract: The objective of this research was to evaluate the use of single and multiple terrestrial laser scanning in detecting trees and in determining DBH in clonal plantations of Eucalyptus spp at varying equipment locations and in varying sample unit sizes. Trimble TX5 units were positioned in the center and at four locations external to the circular sample unit in the form of a quadrilateral. A simple scan was tested only at the center location of each sample unit. For multiple scans two and three scanning arrangements were assessed, taking into account the position of the equipment with respect to the plantation rows. Automatic detection was performed on trees using an algorithm based on grid of 2D projection points where circular sampling units of 200, 300 and 400 m² were evaluated. DBH was determined using the maximum distance algorithm, considering both the various sample unit sizes and single or multiple scan regime. A simple scan of a 2-year-old unpruned trees yielded excellent results, with 100% detection of the trees in sampling units within 200 and 300 meters. Meanwhile 100% of 2, 4.5 and 5.5-year-old trees in sample units of 300 and 400 m², could not be detected with a simple scan, because as diameter increases accuracy decreases. The analysis of multiple scans using laser equipment placed at two locations enabled detection of 100% of the trees in three sample unit sizes in trees up to 4.5 years old. At age 5.5 years, three scans were required to detect all trees because of their larger diameters. There was no statistical difference (at 95% probability) between mean diameters of an age group, with errors ranging from -5.3% to 4.7%. Results indicate that in order to detect 100% of the trees, the number of scans depends largely on the average DBH, given the plant spacing in this case study.