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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

ALVES JÚNIOR, J.; BARBOSA, L.H.A.; CASAROLI, D.; EVANGELISTA, A.W.P.; COSTA, F.R. Crescimento de mogno africano submetido a diferentes níveis de irrigação por microaspersão. Irriga, Botucatu, v.21, n.3, p.466-480, 2016.
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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

Instituições

Faculdade Roraimense de Ensino Superior Fares - Roraima - Brasil

Autores

MARIA EDUARDA ALENCAR DE LIMA, MARCELO DA SILVA NASCIMENTO, Edgley Soares da Silva, REBECCA TAVARES OLIVEIRA, REGINA OLIVEIRA DA SILA, SARAH ANDRESSA DE ANDRADE CAVALCANTE, AMANDA ALINNE CASSIANO DA SILVA, CARLA BEATRIZ DOS SANTOS PONTES