Predição e projeção do crescimento e da produção de plantios de eucalipto por meio de imagens multiespectrais de média resolução espacial

dc.contributor.advisor1Mendonça, Adriano Ribeiro de
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000333078579
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9110967421921927
dc.contributor.authorSantos, Jeangelis Silva
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000347857573
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8339532503141256
dc.contributor.referee1Gonçalves, Fabio Guimarães
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1116245566543036
dc.contributor.referee2Carvalho, Samuel de Padua Chaves e
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-5590-9049
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6176482316661283
dc.contributor.referee3Almeida, André Quintão de
dc.contributor.referee4Silva, Gilson Fernandes da
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000000178536284
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/8643263800313625
dc.date.accessioned2024-05-30T00:48:53Z
dc.date.available2024-05-30T00:48:53Z
dc.date.issued2020-02-11
dc.description.abstractThe efficient management and planning of forest areas depends directly on the acquisition of accurate information about the stands. Information about the development of forests can be previously obtained by growth and yield models. However, the adjustment of these models requires data from continuous forest inventories, which are complex and costly activities. One of the alternatives that can reduce the costs of the forest inventory is the use of remote sensing tools. Therefore, the objective of this work was to propose a methodology for using medium spatial resolution multiespectral data for the prediction and projection of growth and yield and to determine the technical age of harvesting of eucalyptus forests, aiming at reducing the number of plots measured in the forest inventory. For this purpose, two databases were used: one containing information on age and volume per hectare of 40 permanent plots measured between 2006 and 2011, with ages varying from two to seven years, and other containing time series of Tasseled Cap (TC) metrics extracted from ETM+/Landsat 7 imagery, smoothed by the Savitzky-Golay filter. To assess the possibility of reducing the number of plots measured in the continuous forest inventory when using remote sensing data, three scenarios were proposed, with different sampling intensities: 1) one plot every 28 ha; 2) one plot every 42 ha, and; 3) one plot every 83 ha. The estimation was performed by artificial neural networks and, in the prediction, the input variables were the age of the stand and the metrics of the Tasseled Cap transformation (brightness, greenness and wetness). For the projection, the variables were the current and future age and the current volume, obtained by the prediction for the first year of the continuous forest inventory. The prediction and projection were applied wall-to-wall, and the projection maps were used to calculate the mean and current annual increment and to determine the technical age of harvest. In the wall-to-wall prediction, the RMSE values ranged from 7.92% in scenario 1 to 10.67% in scenario 3. As for the projection, the RMSE varied from 9.68% in scenario 2 to 11.75% in scenario 3. In general, there was no major discrepancy between the accuracy measures in the three scenarios. In addition, all the scenarios analyzed for prediction and projection presented estimated values within the confidence interval of the forest inventory. The mean and current monthly increment values projected by the different scenarios analyzed did not differ from that obtained by the continuous forest inventory, with the growth curve inflection and forest maturity points being very close. Therefore, it can be concluded that the use of remotely sensed data allowed to accurately estimate the prediction and projection of growth and production of eucalyptus forests. In addition, by applying the methodology presented here, it is possible to significantly reduce the sampling intensity by up to one plot every 83 ha, with accuracy compatible with the methodology traditionally used in the continuous forest inventory.
dc.description.resumoO manejo e planejamento eficiente de áreas florestais dependem, diretamente, da aquisição de informações acuradas sobre os povoamentos. Informações sobre o desenvolvimento das florestas podem ser obtidas previamente por modelos de crescimento e produção. Entretanto, para o ajuste desses modelos são necessários dados de inventários florestais contínuos, que são atividades complexas e onerosas. Uma das alternativas que pode reduzir os custos do inventário florestal é a utilização de técnicas de sensoriamento remoto. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi propor uma metodologia para a utilização de dados multiespectrais de média resolução espacial para a predição e projeção do crescimento e produção de florestas de eucalipto. Além disso, foi avaliada a possibilidade de redução do número de parcelas mensuradas no inventário florestal. Para tanto, foi utilizada uma base de dados contendo informações de idade e volume por hectare em 40 parcelas permanentes mensuradas anualmente durante os anos de 2006 a 2011, com idades variando de dois a sete anos. Para esse mesmo período, foi obtida uma base de dados contendo séries temporais das métricas do tasseled cap extraídas de imagens do sensor ETM+/Landsat 7, suavizadas pelo filtro Savitzky-Golay. Para avaliar a possibilidade de redução no número de parcelas mensuradas no inventário florestal contínuo para estimar a predição e projeção do crescimento por meio de dados de sensoriamento remoto, foram propostos três cenários, com diferentes intensidades amostrais: 1) uma parcela a cada 28 ha; 2) uma parcela a cada 42 ha, e; 3) uma parcela a cada 83 ha. A estimação da predição e projeção foi realizada por redes neurais artificiais, sendo que na predição as variáveis de entrada foram a idade do povoamento e as métricas do tasseled cap (brightness, greenness e wetness). Para a projeção, as variáveis de entrada foram as idades atual e futura e o volume atual, obtido pela predição para o primeiro ano do inventário florestal contínuo. A predição e a projeção foram aplicadas em toda a área dos povoamentos, sendo que os mapas de projeção foram utilizados para cálculo do incremento médio mensal e incremento corrente mensal. Na predição para toda a área, os valores de RMSE foram de 7,92% no cenário 1, 8,86% no cenário 2 e 10,67% no cenário 3. Já para a projeção, o RMSE foi de 10,07% no cenário 1, 9,68% no cenário 2 e 11,75% no cenário 3. De modo geral, não houve uma discrepância entre as medidas de acurácia nos três cenários. Além disso, todos os cenários analisados para predição e projeção apresentaram média dos valores estimados dentro do intervalo de confiança do inventário florestal. Os valores de incremento médio e corrente mensais projetados pelos diferentes cenários analisados não se diferiram do obtido pelo IFC, sendo os pontos de inflexão da curva de crescimento e de maturidade da floresta próximos. Assim, pode-se concluir que o uso de dados do sensoriamento remoto permitiu realizar a predição e projeção do crescimento e da produção de florestas de eucalipto com acurácia. Além disso, ao aplicar a metodologia aqui apresentada, é possível reduzir significativamente a intensidade amostral em até uma parcela a cada 83 ha, com acurácia compatível com a metodologia tradicionalmente utilizada no inventário florestal contínuo.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/14048
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Ciências Florestais
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Florestais
dc.rightsopen access
dc.subjectRedes neurais artificiais
dc.subjectInventário florestal aprimorado
dc.subjectManejo florestal
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqRecursos Florestais e Engenharia Florestal
dc.titlePredição e projeção do crescimento e da produção de plantios de eucalipto por meio de imagens multiespectrais de média resolução espacial
dc.title.alternativeGrowth and yield prediction and projection for eucalyptus plantations using medium spatial resolution multispectral imagery
dc.typedoctoralThesis

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