As florestas plantadas contribuem para o desenvolvimento econômico, social e ambiental brasileiro, e o setor florestal busca plantios cada vez mais produtivos e melhor aproveitados. A tecnologia a laser aerotransportada (ALS - Airborne Laser Scanning), capaz de gerar informações tridimensionais precisas em extensas áreas e em pequeno intervalo de tempo, tem se destacado nas aplicações florestais, sendo utilizada na quantificação e caracterização de florestas. Neste estudo foram utilizados dados ALS obtidos em dois sobrevoos (2013 e 2014), cobrindo uma área de plantio do gênero Eucalyptus com diferentes clones e idades, localizada no estado de São Paulo. Esta dissertação é dividida em três partes. A primeira buscou avaliar a combinação de métricas ALS e de dupla amostragem nas estimativas de volume e na redução da intensidade amostral, comparando seus resultados aos de métodos amostrais tradicionais. Os resultados mostraram que a dupla amostragem obteve o menor erro de amostragem dentre os delineamentos, permitindo a redução do esforço amostral. A segunda parte visou caracterizar as diferenças estruturais existentes entre clones de eucalipto, com diferentes idades, a partir de métricas ALS e perfis de altura do dossel (CHP). O estudo mostrou que é possível distinguir a estrutura do dossel dos clones, o que pode contribuir com melhorias nas estimativas e no gerenciamento dos plantios comerciais. Na última parte, foram avaliados dois algoritmos de detecção de árvores individuais quanto à quantificação dos indivíduos e os efeitos da composição (tamanho de célula e filtragem) do modelo digital de alturas (CHM) no desempenho desses algoritmos. Verificou-se que as características do CHM influenciam na detecção. A estratégia com melhor desempenho resultou em um erro médio relativo de 11% no número de indivíduos. / Planted forests contribute to the economic, social and environmental development of Brazil, and the forest industry aims to increase productivity and the efficient use of these plantations. Airborne Laser Scanning (ALS) technology, capable of generating accurate three-dimensional information, covering large areas in a short time, has highlighted potential in forestry applications and has been applied in forests quantification and characterization. In this study, ALS data were obtained from two flights (2013 and 2014), covering a Eucalyptus plantation area with different clones and ages, in the state of São Paulo. This thesis comprises three parts. The first study aimed to evaluate the combination of ALS metrics and double sampling design for volume estimates and reducing sampling intensity, comparing the results to traditional sampling methods. Results showed that the double sampling had the lowest error from the designs, allowing the reduction of the sampling effort. The second part was proposed to characterize the structural differences between Eucalyptus clones with different ages, based on metrics ALS and canopy height profiles (CHP). The study showed that it is possible to distinguish the canopy structure of the clones, which can contribute to improvements in estimates and management of commercial plantations. In the last study, two individual tree detection algorithms were evaluated for quantification of individuals, and the effect of the canopy height model (CHM) composition at the performance of these algorithms was analyzed. It was found that the CHM characteristics influence the tree detection. The strategy with better performance resulted in an average relative error of 11% in number of trees.

Submitted by Lucas Jamiro Barbosa (eng.lucasjb@gmail.com) on 2018-02-21T18:50:52Z No. of bitstreams: 1 barbosa_lj_me_prud.pdf: 5180173 bytes, checksum: 561a235397d5860ed83f8776cc40f6a4 (MD5) / Approved for entry into archive by ALESSANDRA KUBA OSHIRO ASSUNÇÃO (alessandra@fct.unesp.br) on 2018-02-21T19:37:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 barbosa_lj_me_prud.pdf: 5180173 bytes, checksum: 561a235397d5860ed83f8776cc40f6a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-21T19:37:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 barbosa_lj_me_prud.pdf: 5180173 bytes, checksum: 561a235397d5860ed83f8776cc40f6a4 (MD5) Previous issue date: 2017-04-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O Sensoriamento Remoto tem-se mostrado, nos últimos anos, uma excelente ferramenta na aquisição de informações da cobertura da Terra. Dentre os diversos sensores remotos, o sistema de aquisição de dados por varredura LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) se apresenta como uma ferramenta poderosa na coleta de informações tridimensionais. A tecnologia lidar (Light Detection And Ranging), quando a bordo de aeronaves, pode ser denominada como Airborne Laser Scanning (ALS), diferente dos sistemas aerofotogramétricos de imageamento tradicionais, permite coletar, simultaneamente, pontos com coordenadas 3D sobre copas de árvores, bem como o terreno abaixo dela, em função da capacidade de registro de múltiplos retornos e da divergência do pulso. Por esta razão, esta tecnologia tem sido utilizada em diversas aplicações florestais, como manejo e recuperação florestal, silvicultura, exploração madeireira, dentre outras. Diversas pesquisas têm mostrado a possibilidade de utilização dos dados lidar na extração e delimitação de indivíduos arbóreos e, portanto, na estimativa de variáveis dendrométricas. Desta forma, o desenvolvimento de técnicas que proporcionem a automatização no delineamento das copas das árvores e na estimativa destas informações é de grande interesse. Contudo, grande parte das pesquisas relacionadas à detecção de árvores, delimitação de copa e estimativa de algumas variáveis são desenvolvidas considerando cenários homogêneos e específicos, onde a vegetação é caracterizada pela presença de árvores coníferas e/ou deciduais, ou florestas de exploração madeireira. Portanto, o objetivo desta pesquisa foi a implementação e avaliação de uma técnica que permita detectar indivíduos arbóreos e aglomerados, considerando um cenário urbano heterogêneo e complexo; e, destes indivíduos, estimar variáveis dendrométricas como área da copa; altura da árvore; e raio médio da copa. A metodologia proposta é realizada em três etapas e se baseia no uso do método de crescimento de regiões, aplicado à nuvem de pontos originais, ordenados quanto à altura. Além disso, são usados polígonos convexos visando a extração de indivíduos arbóreos e aglomerados. Para isso, são utilizados três parâmetros: distância mínima, buffer e perímetro comum. Foram realizados experimentos considerando dados reais e cenários diferentes em uma área urbana, para diferentes conjuntos de parâmetros utilizados no processo de delimitação das copas. Os mesmos foram avaliados quanto a acurácia temática, completeza e F-Score, calculados em função de referências obtidas de forma manual. Na delimitação de indivíduos arbóreos e aglomerados, simultaneamente, o maior valor de F-Score foi de 54% e na delimitação de indivíduos e aglomerados, em separado, o melhor resultado obtido foi 74% e 39%, respectivamente. Embora melhorias possam ser feitas visando aumentar estes indicadores, principalmente para aglomerados, pode-se considerar que o método proposto tem potencial de aplicação, sobretudo quando se tem por objetivo a extração de árvores individuais em ambiente urbano. / Remote Sensing has shown to be, in the last years, an excellent way of acquiring Earth’s surface data. Among all remote sensors, the system of data acquisition by LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) scanning has been presented as a powerful tool for three-dimensional information collection. lidar (Light Detection And Ranging) technology, when onboard of airplanes can be named Airborne Laser Scanning (ALS) and, differently from traditional photogrammetric techniques, allows the collection of simultaneously 3D points over tree crowns, as well as the ground underneath it, due to the recording capacity of multiple echoes arising from the divergence of the pulse. For this reason, this technology has been used in many different forest applications, as management and forest recovery, forestry, logging and others. Some researchers have shown the possibility of using lidar data on tree extraction and crown delineation and, therefore, on the estimation of their dendrometric variables. In this way, the development of techniques that can provide the automation of tree crowns delineation and estimation of this information has increased. However, most of the researches performed ever related to tree detection, canopy delineation and estimation of some dendrometric variables are developed considering homogeneous and specific scenarios where the vegetation is characterized by the presence of coniferous and/or deciduous trees. For this purpose, the objective of this research was the implementation and evaluation of a technique capable of detecting individual trees and clumps, considering a heterogeneous urban scenario. Additionally, from those individual trees some dendrometric variables such as crown area; tree height and average crown radius were estimated. Experiments were conducted considering different study areas in an urban environment varying the parameters used in the crown delineation process. Those experiments were evaluated in terms of thematic accuracy, completeness and F-Score, computed based on reference values obtained manually. When the simultaneous delimitation of arboreal individuals and agglomerates was performed the best F-Score was 54%. For independent processing, the best result was 74% and 39%, respectively, for individuals and agglomerates. Although improvements can be performed aiming to improve those indicators, mainly to clumps, it is possible to consider that the proposed method has potential, especially when the objective is the extraction of individual trees in an urban environment.

As florestas plantadas contribuem para o desenvolvimento econômico, social e ambiental brasileiro, e o setor florestal busca plantios cada vez mais produtivos e melhor aproveitados. A tecnologia a laser aerotransportada (ALS - Airborne Laser Scanning), capaz de gerar informações tridimensionais precisas em extensas áreas e em pequeno intervalo de tempo, tem se destacado nas aplicações florestais, sendo utilizada na quantificação e caracterização de florestas. Neste estudo foram utilizados dados ALS obtidos em dois sobrevoos (2013 e 2014), cobrindo uma área de plantio do gênero Eucalyptus com diferentes clones e idades, localizada no estado de São Paulo. Esta dissertação é dividida em três partes. A primeira buscou avaliar a combinação de métricas ALS e de dupla amostragem nas estimativas de volume e na redução da intensidade amostral, comparando seus resultados aos de métodos amostrais tradicionais. Os resultados mostraram que a dupla amostragem obteve o menor erro de amostragem dentre os delineamentos, permitindo a redução do esforço amostral. A segunda parte visou caracterizar as diferenças estruturais existentes entre clones de eucalipto, com diferentes idades, a partir de métricas ALS e perfis de altura do dossel (CHP). O estudo mostrou que é possível distinguir a estrutura do dossel dos clones, o que pode contribuir com melhorias nas estimativas e no gerenciamento dos plantios comerciais. Na última parte, foram avaliados dois algoritmos de detecção de árvores individuais quanto à quantificação dos indivíduos e os efeitos da composição (tamanho de célula e filtragem) do modelo digital de alturas (CHM) no desempenho desses algoritmos. Verificou-se que as características do CHM influenciam na detecção. A estratégia com melhor desempenho resultou em um erro médio relativo de 11% no número de indivíduos. / Planted forests contribute to the economic, social and environmental development of Brazil, and the forest industry aims to increase productivity and the efficient use of these plantations. Airborne Laser Scanning (ALS) technology, capable of generating accurate three-dimensional information, covering large areas in a short time, has highlighted potential in forestry applications and has been applied in forests quantification and characterization. In this study, ALS data were obtained from two flights (2013 and 2014), covering a Eucalyptus plantation area with different clones and ages, in the state of São Paulo. This thesis comprises three parts. The first study aimed to evaluate the combination of ALS metrics and double sampling design for volume estimates and reducing sampling intensity, comparing the results to traditional sampling methods. Results showed that the double sampling had the lowest error from the designs, allowing the reduction of the sampling effort. The second part was proposed to characterize the structural differences between Eucalyptus clones with different ages, based on metrics ALS and canopy height profiles (CHP). The study showed that it is possible to distinguish the canopy structure of the clones, which can contribute to improvements in estimates and management of commercial plantations. In the last study, two individual tree detection algorithms were evaluated for quantification of individuals, and the effect of the canopy height model (CHM) composition at the performance of these algorithms was analyzed. It was found that the CHM characteristics influence the tree detection. The strategy with better performance resulted in an average relative error of 11% in number of trees.