O uso de aeronaves remotamente pilotadas (RPA) na restauração florestal

Abstract

Resumo: A restauração florestal é um tema que vem crescendo e sendo aprimorada no Brasil desde a década de 80, assim como o sensoriamento remoto, que tem sido cada vez mais aplicado em diversas áreas de atuação, inclusive na gestão florestal. Uma grande facilidade é a utilização das aeronaves remotamente pilotadas (RPA), que possibilitam, ainda que em áreas menores, o levantamento de imagens aéreas de alta resolução e na periodicidade desejada pelos operadores. As aplicações das RPA são variadas e dependem dos recursos tecnológicos de cada uma. Porém considerando a popularização das RPA equipadas apenas com câmeras de sensores RGB, este documento buscou demonstrar suas possíveis aplicações na restauração florestal. O público alvo são os técnicos de campo ou especialistas que atuam na restauração florestal, que podem utilizar estas ferramentas para aprimorar a coleta de informações para diagnóstico e monitoramento das ações de restauração. Inicialmente foram apresentados alguns conceitos gerais de sensoriamento remoto, fotogrametria e índices de vegetação e resumiram-se os tipos de aeronaves não tripuladas, a legislação envolvida e alguns cuidados básicos para a operação. A segunda etapa deste documento foi um estudo de caso da bacia do rio Doce, em Minas Gerais e Espírito Santo. Para isso, foram realizados sobrevoos com uma RPA Phantom 4 Standart, equipada com uma câmera digital RGB, ao longo de 2020 e 2021, nos municípios de Galiléia/MG, Periquito/MG, São Vitor/MG, Marilândia/ES e Colatina/ES. As alturas de voo variaram entre 60 e 80 metros e as sobreposições de cenas entre 65% a 80%. Os voos foram realizados sobre áreas de pastagens, com incidência de processos erosivos, em regeneração natural, floresta em estágio inicial, monodominância de uma espécie florestal e áreas jovens em restauração florestal pelo método de plantio de mudas. Para demonstrar como as RPA podem contribuir com o diagnóstico ambiental, realizou-se uma seleção de imagens destas situações ambientais registradas nos sobrevoos, comparando-as com as imagens da realidade de campo, registradas com uma câmera Canon Powershot SX60. Para demonstrar as contribuições para o monitoramento ecológico, e principalmente para a avaliação da cobertura florestal de uma área em regeneração natural assistida e de um plantio de mudas, foram construídos no ArcGIS mapas dos índices de vegetação MPRI e SAVI adaptado, que só necessitam das bandas na faixa do RGB, utilizando os ortomosaicos gerados no DroneDeploy após os sobrevoos planejados. Posteriormente, foi utilizada a ferramenta de classificação supervisionada no ArcGIS para quantificar as áreas ocupadas por cada classe de uso do solo. Também foram exploradas algumas técnicas simples para fotointerpretação das imagens, como contagens de berços abertos, demonstração da presença de gramíneas, das falhas de plantio e da altura da vegetação em desenvolvimento. Tais técnicas podem ser adotadas pelos próprios técnicos envolvidos na restauração florestal ou com auxílio de especialistas em geoprocessamento de imagens. Apesar das limitações no uso de RPA apenas com câmeras RGB, eles podem representar ganho em eficiência e redução de custos na gestão da restauração florestal.

Abstract: Forest restoration is growing and being improved in Brazil since the 1980s, as well as remote sensing, which is applied in several activities, including forest management. A great facility is the use of Remotely Piloted Aircraft (RPA), which allow, even in smaller areas, the survey of high resolution aerial images and at the desired frequency by the operators. The RPA applications vary and depend on the technological resources of each one. However, considering the popularization of RPA equipped only with RGB sensor cameras, this document aims to demonstrate their possible applications in the forest restoration. The target audience are the field technicians or specialists who work in forest restoration, who can use these tools to improve the data collection for diagnosis and monitoring of restoration actions. Initially, were presented general concepts of remote sensing, photogrammetry and vegetation indices and the types of unmanned aircrafts. We also summarized the involved legislation and the basic precautions for the flights operation. The second part of this document was a case study of the Doce river basin, in Minas Gerais (MG) and Espírito Santo (ES) states. For this purpose, overflights were carried out with an RPA Phantom 4 Standard, equipped with an RGB digital camera, throughout 2020 and 2021, in the municipalities of Galiléia/MG, Periquito/MG, São Vitor/MG, Marilândia/ES and Colatina/ES. Flight heights ranged from 60 to 80 meters and scene overlaps from 65% to 80%. The flights were carried out above pasture areas, as well as those with incidence of erosive processes, in natural regeneration, young natural forests, monodominant forest stands and young areas in restoration process by the seedling planting method. In order to demonstrate how the RPA can contribute to the previous diagnosis, a selection of images of these environmental situations recorded in overflights was carried out, comparing them with the field reality images, recorded with a Canon Powershot SX60 camera. To demonstrate the contributions to ecological monitoring, and especially to the assessment of forest cover in an area undergoing assisted natural regeneration and another by the seedlings planting method, maps of the MPRI and adjusted SAVI vegetation indices were built in ArcGIS, using the orthomosaics generated in DroneDeploy after the planned overflights. Subsequently, the supervised classification tool in ArcGIS was used to quantify the areas occupied by each land use class. Some simple techniques for photointerpretation of the images were also explored, such as counting of open planting holes, demonstrating the presence of exotic grasses, the planting failures and the height of the developing vegetation. Such techniques can be adopted by the technicians involved in forest restoration or with the help of specialists in image geoprocessing. Despite the limitations of RPA equipped only with RGB sensor cameras, they can represent a gain in efficiency and a reduction in costs in the management of forest restoration.