Sistemas de implantação e sua influência na extração de métricas florestais com TLS (Terrestrial Laser Scanning)

Abstract

Resumo: Os sistemas integrados de produção agropecuária estão se expandindo no Brasil, incentivados por políticas públicas, portanto é necessário o desenvolvimento de técnicas de mensuração que permitam gerar estimativas com acurácia para essas áreas. O objetivo do estudo foi avaliar a influência do sistema de implantação, convencional e iLF (integração lavoura-floresta), na extração das métricas de Eucalyptus benthamii obtidas com laser scanner terrestre (TLS) e inventário tradicional, testando a hipótese de que os métodos de extração não apresentam diferenças significativas. A área de estudo é composta por um sistema convencional de plantio sob espaçamento de 3 x 2 m, em que 61 árvores foram avaliadas, e por um sistema iLF, sob espaçamento de 14 x 2 m, em que 69 árvores foram mensuradas. Foi realizado um inventário tradicional, para obtenção das variáveis dap (diâmetro à 1,3 m de altura) e altura total (h), juntamente com a coleta de dados com o TLS, posicionado em 5 locais na área de estudo. Ademais, foi realizada a cubagem parcial de 34 árvores do sistema convencional e 16 árvores do sistema iLF com o equipamento Criterion. No processamento da nuvem de pontos obtida pelo TLS foi realizada a extração manual das métricas dap, h e diâmetros a diferentes alturas por varredura simples. Em que, primeiramente foi individualizado o objeto de interesse, com posterior elevação do plano de corte à altura de 1,30, 2, 4 e 6 m para extração das métricas de diâmetros, finalizando com a obtenção da h por meio da medição da distância entre o ponto mais alto e mais baixo de cada árvore. O volume total (v) foi estimado por uma equação ajustada que condiz com as características da área de estudo. Para a estimativa da variável biomassa seca acima do solo (BS) foram ajustados modelos com base em dados de BS de 22 árvores disponibilizados pelo projeto NITA e de dados de BS de 24 árvores fornecidos pelo BIOFIX. As métricas dap, h, v e BS não apresentaram diferenças estatísticas entre os métodos de obtenção (inventário tradicional e TLS) para os dois sistemas de implantação. No sistema iLF a melhor visualização das árvores, proporcionada pelo maior espaçamento, facilitou a extração das métricas obtendo menor variação entre os dados. Os diâmetros à diferentes alturas obtidos na cubagem parcial dos indivíduos apresentaram diferença estatística entre os métodos de obtenção, que podem ser justificadas pela dificuldade na medição com o Criterion, devido à complexidade de visualização da base da árvore, pois o componente lavoura do sistema iLF já estava em fase de crescimento, ou também pelo fato de que essas medidas foram obtidas um tempo depois dos dados obtidos com o TLS. As métricas individuais de dap, v e BS no sistema iLF foram maiores quando comparados ao sistema convencional, porém ao incluir o número de árvores por hectare o sistema convencional se mantém mais produtivo. A hipótese levantada inicialmente no trabalho foi confirmada. Portanto, os métodos de extração de métricas florestais do inventário tradicional e do TLS não apresentam diferenças significativas.

Abstract: Integrated Crop-Livestock System are expanding in Brazil, stimulated by public policies. Thereby, it has been necessary to develop measurements techniques that allow accurate estimates for these areas. The aim of this study was to evaluate the influence of two different integration systems, conventional and iLF (crop-forest integration), in the metrics extraction of Eucalyptus benthamii obtained with terrestrial laser scanning (TLS) and traditional forest inventory, testing the hypothesis that significant difference. The study area consists of a conventional system under 3 x 2 m plant spacing, where 61 trees were evaluated, and a crop-forest system under 14 x 2 m plant spacing, where 69 trees were measured. From a traditional forest inventory, the variables diameter at breast-height (dap) and total height (h) were obtained, along with the collection data with TLS, positioned in five locations in the study area. In addition, the diameters at different heights of 34 trees under conventional system and 16 trees under crop-forest system were estimated with Criterion equipment. In the point cloud processing obtained with TLS, the manual extraction of the metrics dap, h and diameters at different heights were performed by simple sweep, in which the target of interest was first individualized, with subsequent elevation of the cut plane to the height of 1.3, 2, 4 and 6 meters, for the metric diameters extractions, finishing with the obtaining of h by measuring the distance between the highest and lowest point of each tree. The total volume (v) was estimated by an equation that fits to the characteristics of the study area. To estimate the above-ground dry biomass (BS) variable, models were adjusted based on BS data for 22 trees, provided by NITA project, and BS data for 24 trees, provided by BIOFIX laboratory. There were no statistical differences for the metrics dap, h, v and BS obtained by the traditional inventory and the TLS, for the two implantation systems evaluated. In the iLF system the better visualization of the trees, provided by the greater spacing, facilitated the extraction of the metrics obtaining smaller variation between the data. The diameters at different heights obtained with Criterion equipment presented statistical differences, which can be explained by the difficulty in measuring with Criterion due to the complexity of visualization of the tree base, once the iLF system was in the crop-growth phase, or also because the Criterion measurements were obtained a few days later the data obtained with TLS. The individual metrics of dap, h, v and BS in the iLF system were higher when compared to the conventional system, but by including the number of trees per hectare the conventional system remains more productive. The research hypothesis raised initially in this study was confirmed. Therefore, the extraction methods of forest metrics from the traditional forest inventory and the TLS would not present significant differences.