Ces travaux de thèse, réalisés à l’Institut Lumière Matière, traitent de la rétrodiffusion optique des particules de l’atmosphère d’origine désertique, dont l’impact sur le bilan radiatif terrestre reste à quantifier, en raison de leur grande diversité de taille, de forme et de composition chimique. La thèse repose essentiellement sur un polarimètre de laboratoire (UV, VIS) adressant la géométrie de rétrodiffusion avec précision (180.0 +/- 0.2°). Le rapport des éléments de la matrice de rétrodiffusion a ainsi été évalué avec précision (< 1 %) et la réponse spectrale (UV, VIS) de ce rapport a ainsi pu être étudiée, ce qui a permis de discuter de l’applicabilité du modèle mathématique des sphéroïdes, décrit par le code T-matrix, pour décrire la rétrodiffusion optique de ces particules dans la géométrie d’exacte rétrodiffusion, comme publié dans JQSRT en 2016. Puis, l’utilisation de ce Pi-Polarimètre dans la troposphère libre de Lyon par lidar a permis d’évaluer la concentration en masse des particules désertiques. Cette évaluation a été réalisée pour différents modèles de forme (sphéroïdes, particules de surface lisse, rugueuse) obtenus par simulation numérique en coopération avec l’équipe de T. Nousiainen (Finlande). Un résultat majeur est que la concentration en masse peut différer de 30 % selon le modèle de forme choisi, comme publié dans Atmospheric Research en 2018. Enfin, la sensibilité et la précision du Pi-Polarimètre (UV, VIS) ont été utilisées pour révéler les principales caractéristiques du processus photo-catalytique de nucléation en présence de particules désertiques via des observations systématiques de ce processus, réalisées sur une durée de deux années / These thesis studies, carried out at the Institute of Light and Matter (ILM), deal with the optical backscattering of atmospheric particles of desert origin, whose impact on the terrestrial radiative budget remains to be quantified, due to their great diversity of size, shape and chemical composition. The thesis is essentially based on a laboratory polarimeter (UV, VIS) addressing the backscattering geometry with accuracy (180.0 +/- 0.2 °). The report of the backscattering matrix elements was thus accurately evaluated (<1%) and the spectral response (UV, VIS) of this report was thus studied, which made it possible to discuss the applicability of the spheroidal mathematical model, described by the T-matrix numerical code, to describe the optical backscattering of these particles in the exact backscattering geometry, as published in JQSRT in 2016. Then, the use of this Pi-Polarimeter in the troposphere free of Lyon by lidar made it possible to evaluate the mass concentration of desert dust particles. This evaluation was carried out for different shape models (spheroids, smooth particles, rough particles) obtained by numerical simulation in cooperation with T. Nousiainen’s group (Finland). A major result is that the mass concentration may differ by 30 % depending on the chosen dust shape model, as published in Atmospheric Research in 2018. Finally, the sensitivity and accuracy of the Pi-Polarimeter (UV, VIS) have been used to reveal the main characteristics of the photo-catalytic process of nucleation in the presence of desert dust particles via systematic observations of this process, carried out over a two years period

La télédétection contribue à la cartographie et la modélisation des paramètres forestiers. Ce sont les systèmes optiques et radars qui sont le plus généralement utilisés pour extraire des informations utiles à la caractérisation de ces paramètres. Ces systèmes ont montré des bons résultats pour estimer la biomasse dans certains biomes. Cependant, ils présentent des limitations importantes pour des forêts ayant un niveau de biomasse élevé. En revanche, la télédétection LiDAR s’est avérée être une bonne technique pour l'estimation des paramètres forestiers tels que la hauteur de la canopée et la biomasse. Alors que les LiDAR aéroportés acquièrent en général des données avec une forte densité de points mais sur des petites zones en raison du coût de leurs acquisitions, les données LiDAR satellitaires acquises par le système spatial (GLAS) ont une densité d'acquisition faible mais avec une couverture géographique mondiale. Il est donc utile d'analyser la pertinence de l'intégration des hauteurs estimées à partir des capteurs LiDAR et des données auxiliaires afin de proposer une carte de la hauteur des arbres avec une bonne précision et une résolution spatiale élevée. En outre, l'estimation de la hauteur des arbres à partir du GLAS est difficile compte tenu de l'interaction complexe entre les formes d'onde LiDAR, le terrain et la végétation, en particulier dans les forêts denses. Par conséquent, la recherche menée dans cette thèse vise à: 1) Estimer et valider la hauteur des arbres en utilisant des données acquises par le LiDAR aéroportés et GLAS. 2) évaluer le potentiel de la fusion des données LiDAR (avec les données aéroportées ou satellitaires) et des données auxiliaires pour l'estimation de la hauteur des arbres à une échelle régionale (Guyane française). L'estimation de la hauteur avec le LiDAR aéroporté a montré une EQM sur les estimations de 1,6 m. Ensuite, le potentiel de GLAS pour l'estimation de la hauteur a été évalué en utilisant des modèles de régression linéaire (ML) ou Random Forest (RF) avec des métriques provenant de la forme d'onde et de l'ACP. Les résultats ont montré que les modèles d’estimation des hauteurs avaient des précisions semblables en utilisant soit les métriques de GLAS ou les composantes principales (PC) obtenues à partir des formes d’onde GLAS (EQM ~ 3,6 m). Toutefois, un modèle de régression (ML ou RF) basé sur les PCs est une alternative pour l'estimation de la hauteur, car il ne nécessite pas l'extraction de certaines métriques de GLAS qui sont en général difficiles à dériver dans les forêts denses.Finalement, la hauteur extraite à la fois des données LiDAR aéroporté et GLAS a servi tout d'abord à spatialiser la hauteur en utilisant les données environnementales cartographiées. En utilisant le RF, la spatialisation de la hauteur des arbres a montré une EQM sur les estimations de la hauteur de 6,5 m à partir de GLAS et de 5,8 m à partir du LiDAR aéroporté. Ensuite, afin d'améliorer la précision de la spatialisation de la hauteur, la technique régression-krigeage (krigeage des résidus de la régression du RF) a été utilisée. Les résultats de la régression-krigeage indiquent une diminution de l'erreur quadratique moyenne de 6,5 à 4,2 m pour les cartes de la hauteur de la canopée à partir de GLAS, et de 5,8 à 1,8 m pour les cartes de la hauteur de la canopée à partir des données LiDAR aéroporté. Enfin, afin d'étudier l'impact de l'échantillonnage spatial des futures missions LiDAR sur la précision des estimations de la hauteur de la canopée, six sous-ensembles ont été extraits de de la base LiDAR aéroporté. Ces six sous-ensembles de données LiDAR ont respectivement un espacement des lignes de vol de 5, 10, 20, 30, 40 et 50 km. Finalement, en utilisant la technique régression-krigeage, l’EQM sur la carte des hauteurs était de 1,8 m pour le sous-ensemble ayant des lignes de vol espacés de 5 km, et a augmentée jusqu’à 4,8 m pour le sous-ensemble ayant des lignes de vol espacés de 50 km. / Remote sensing has facilitated the techniques used for the mapping, modelling and understanding of forest parameters. Remote sensing applications usually use information from either passive optical systems or active radar sensors. These systems have shown satisfactory results for estimating, for example, aboveground biomass in some biomes. However, they presented significant limitations for ecological applications, as the sensitivity from these sensors has been shown to be limited in forests with medium levels of aboveground biomass. On the other hand, LiDAR remote sensing has been shown to be a good technique for the estimation of forest parameters such as canopy heights and above ground biomass. Whilst airborne LiDAR data are in general very dense but only available over small areas due to the cost of their acquisition, spaceborne LiDAR data acquired from the Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) have low acquisition density with global geographical cover. It is therefore valuable to analyze the integration relevance of canopy heights estimated from LiDAR sensors with ancillary data (geological, meteorological, slope, vegetation indices etc.) in order to propose a forest canopy height map with good precision and high spatial resolution. In addition, estimating forest canopy heights from large-footprint satellite LiDAR waveforms, is challenging given the complex interaction between LiDAR waveforms, terrain, and vegetation, especially in dense tropical and equatorial forests. Therefore, the research carried out in this thesis aimed at: 1) estimate, and validate canopy heights using raw data from airborne LiDAR and then evaluate the potential of spaceborne LiDAR GLAS data at estimating forest canopy heights. 2) evaluate the fusion potential of LiDAR (using either sapceborne and airborne data) and ancillary data for forest canopy height estimation at very large scales. This research work was carried out over the French Guiana.The estimation of the canopy heights using the airborne showed an RMSE on the canopy height estimates of 1.6 m. Next, the potential of GLAS for the estimation of canopy heights was assessed using multiple linear (ML) and Random Forest (RF) regressions using waveform metrics and principal component analssis (PCA). Results showed canopy height estimations with similar precisions using either LiDAR metrics or the principal components (PCs) (RMSE ~ 3.6 m). However, a regression model (ML or RF) based on the PCA of waveform samples is an interesting alternative for canopy height estimation as it does not require the extraction of some metrics from LiDAR waveforms that are in general difficult to derive in dense forests, such as those in French Guiana. Next, canopy heights extracted from both airborne and spaceborne LiDAR were first used to map canopy heights from available mapped environmental data (geological, meteorological, slope, vegetation indices etc.). Results showed an RMSE on the canopy height estimates of 6.5 m from the GLAS dataset and of 5.8 m from the airborne LiDAR dataset. Then, in order to improve the precision of the canopy height estimates, regression-kriging (kriging of random forest regression residuals) was used. Results indicated a decrease in the RMSE from 6.5 to 4.2 m for the regression-kriging maps from the GLAS dataset, and from 5.8 to 1.8 m for the regression-kriging map from the airborne LiDAR dataset. Finally, in order to study the impact of the spatial sampling of future LiDAR missions on the precision of canopy height estimates, six subsets were derived from the airborne LiDAR dataset with flight line spacing of 5, 10, 20, 30, 40 and 50 km (corresponding to 0.29, 0.11, 0.08, 0.05, 0.04, and 0.03 points/km², respectively). Results indicated that using the regression-kriging approach, the precision on the canopy height map was 1.8 m with flight line spacing of 5 km and decreased to an RMSE of 4.8 m for the configuration for the 50 km flight line spacing.

L’objectif de cette thèse était de développer et d’appliquer une nouvelle méthode de mesure permettant de dresser des cartographies instantanées des températures et des concentrations des diverses espèces présentes dans les gaz de combustion et aider à la détermination des performances de moteurs et mieux comprendre les mécanismes de réaction.Pour cela, un moyen de mesure optique, non intrusif pour ne pas interagir sur le fonctionnement du moteur, a été mis au point, ce qui a permis ainsi une meilleure analyse des performances et donc une mise au point plus rapide des moteurs. De par ses caractéristiques, le système peut réaliser des mesures résolues temporellement et spatialement. Outre les investigations dans les écoulements réactifs des propulseurs à réaction, ce système de mesure peut être également utilisé ultérieurement pour la mise au point des moteurs cycliques à détonation, à allumage commandé (essence) ou par compression (diesel, HCCI). Les temps de réponse (inférieures à 10 μs) du moyen de mesure sont compatibles avec les phénomènes étudiés. Cette technique de mesure peut également être embarquable sur un aéronef pour effectuer des mesures en vol.Le but était donc de mettre au point un système optique permettant la mesure de ces différents paramètres à distance. La spectroscopie est un outil adapté à cette étude. C’est une méthode physique non intrusive qui, associée à un LIDAR (télédétection laser), permet la mesure précise et instantanée de la température et de la concentration des gaz de combustion et de connaître leur évolution temporelle. Il peut être envisagé par la suite de mesurer directement l’avancement de la combustion afin d’améliorer le rendement et par voie de conséquence diminuer les rejets de polluants. / The aim of the present PhD thesis was to develop and apply a new measurement technique allowing one to create maps of the temperature and t-he concentration of various species within combustion gas, to determine the performances of the engines and get a better understanding of the reaction mechanisms.In order to do so, a non-invasive optical measurement technique was setup. This has enabled us to have better an analysis of the performances and hence, a faster adjustment of the engines. Thanks to its characteristics, the system is able to do some spatial and temporal resolved measurements. Apart from reacting flows in propellers, this measurement technique can also be used for the design of detonation and spark ignition engines or compression engines. The response times (lower than 10 μs) are compatible with the phenomena under investigation. This technique can also be used in airplanes to enable on-flight measurements.The aim was hence to setup an optical system allowing the measurement of these different parameters from a distance. Spectroscopy is a well-suited tool for this work. It is a non-intrusive physical measurement which, combined with LIDAR, allows the precise and instantaneous measurement of the temperature and the concentration of combustion gas as well as the following of their temporal evolution. It would be worth considering measuring the progress of the combustion directly so as to improve the performance and hence reduce the formation of pollutants.

L'estimation précise da la biomasse des forêts tropicales est un enjeu important pour des programmes tels que REDD+ et autres politiques environnementales. Cette thèse étudie comment des métriques lidar aident à estimer la biomasse aérienne (AGB) et suit trois axes: le premier chapitre traite de la détection de la dynamique des forêts. Nous explorons quelle échelle/résolution/taille de parcelle et quelles métriques lidar sont optimales pour estimer la biomasse et ses dynamiques. Nous avons trouvé qu'une résolution d'au moins un hectare et la hauteur de canopée moyenne donnent les meilleurs résultats. Le deuxième chapitre traite des dynamiques spatiales et compare neuf sites situés dans les Néotropiques. Nous présentons une nouvelle métrique représentant l'aire des larges canopées (LCA), couplée avec la densité de bois moyenne des sites pour estimer leur biomasse. Nous montrons ainsi que les différences entre sites peuvent être dépassées et qu'un seul modèle peut être utilisé pour estimer leur biomasse. Enfin, le troisième chapitre présente la carte de biomasse d'une région méconnue et peu étudiée de Colombie, obtenue à partir d'un algorithme d'apprentissage automatique combinant des données lidar, de terrain, et des données satellitaires. Les trois chapitres soulignent l'importance d'identifier les différentes sources d'erreur et les incertitudes liées au processus d'estimation de biomasse. Ce travail représente une avancée dans l'étude du lidar en étant le premier à avoir estimé les dynamiques de biomasse en utilisant des instruments différents en forêt tropicale et à avoir produit la première carte de biomasse d'une région, comblant ainsi un vide qui existait sur la connaissance des forêts de Colombie. / Accurate estimation of biomass in tropical forests is of prime importance for programs such as REDD+ and for environmental policy in general. This thesis studies how lidar metrics can derive aboveground biomass (AGB) accurately and follows three axes : the first chapter deals with change detection of forest dynamics. It explores what scale/resolution/field plot size as well as which lidar-metrics are best to estimate AGB and AGB changes. We found that a resolution of at least 1ha and the mean canopy height metric give better results. The second chapter deals with spatial dynamics and compares nine sites in the Neotropics. We introduce a new metric representing large canopy area (LCA), coupled with mean wood density, to estimate AGB across sites and show that differences between sites can be overcome. Finally, our last chapter introduces a regional biomass map of a poorly known region of Colombia, using a machine learning algorithm combining airborne lidar data, field data and spaceborne remote sensing data. The three chapters emphasize on the importance of identifying sources of error and uncertainties. This work represents an advance in lidar studies by being the first one to estimate biomass changes using different sensors in tropical forests, exploring a new area and filling a gap in the knowledge of tropical forests of Colombia.

A relação entre a poluição atmosférica e a saúde vem sendo estudada há muitos anos em grandes cidades ao redor de todo o mundo e recentemente em regiões de intensa queima de biomassa. Porto Nacional é um município do estado do Tocantins que vem sofrendo expressivo crescimento em decorrência da expansão da cultura de grãos. Está incluso no bioma cerrado, onde é costume o uso do fogo para limpeza dos campos de agricultura. O lidar é uma ferramenta que vem sendo usada para estudo do perfil óptico atmosférico mundialmente, não havendo registros de sua utilização no cerrado. Junto com o lidar, costuma-se também utilizar a análise de filtros de impactação de aerossóis para determinação da composição e concentração de material particulado, o qual está relacionado ao desenvolvimento de doenças respiratórias.Também não havia sido investigada a correlação das queimadas no Tocantins com a saúde respiratória da população. Esse estudo visa analisar o perfil óptico e químico dos aerossóis provenientes das queimadas na região e correlacionar as internações por doenças respiratórias com o número de focos de incêndio no município de Porto Nacional e no estado do Tocantins. Para isso, foram utilizados um sistema lidar móvel, dados dos sistemas MODIS e CALIPSO e filtros de impactação de aerossóis instalados em Porto Nacional, dados de queimadas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e de saúde do banco de dados do Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde. Foram registradas com o uso do lidar camadas de aerossóis em agosto de 2015 a uma altitude de 2 a 3,5 km, com predomínio de poeira contaminada, resultado da mistura de poeira da crosta e produto de queimadas. A análise química dos aerossóis mostrou aumento de black carbon e óxidos de alumínio e sílicio em setembro/2013 e aumento de óxido de enxofre em dezembro de 2015. Através das análises de modelos lineares generalizados e correlação de Pearson, não foi encontrada relação entre o número de focos de incêndio e as internações por doenças respiratórias, apesar da significância estatística dos dados colhidos ter sido confirmada pelo stepwise. Sugere-se aprofundamento do estudo através da coleta direta de dados de saúde respiratória diários e de atendimento em pronto socorro. / The relationship between air polution and health has been studied for many years in big cities worldwide and in biomass burning regions more recently. Porto Nacional is a city from Tocantins state where the grain culture is promoting an expressive development. It is included in the cerrado biome (brazilian savanna), where the use of fire to clean the agriculture fields is a custom. Lidar is a tool that has been worldwide used to study the optical atmosphere profile, but there wasnt found registers of its use at cerrado Along with lidar, it has also been used the analysis of aerosol impactation filters to determinate the composition and concentration of particulate material, which is related to the development of respiratory diseases. The correlation between burnings and respiratory health also had not being investigated in Tocantins. This study aim to analyse the optical and chemical profile of the burning aerosols at the region and to co-relate the respiratory diseases hospitalizations to the burning spots at Porto Nacional and Tocantins state. For this, a mobile lidar system and aerosol impactation filters were installed in Porto Nacional. Data from MODIS and CALIPSO were also used. The burning data were extrated from the National Institute of Spacial Researches and the health data from the database of Unic System of Health TI. Aerosol layers were registered by lidar at an altitude of 2-3.5 km, predominating polluted dust, resulting from a mix of crust dust and burning aerosol. The aerosol chemical analysis showed an increase of black carbon and aluminum and silicon oxides in september 2013 and an increase of sulfur oxide in december 2015. It wasnt found relation between the burning spots and respiratory diseases hospitalizations, using generalized linear models, despite of the statistical significance of collected data be assured by stepwise analysis. It is suggested the study deepening through of the daily and direct respiratory health data collection and from admissions instead of hospitalizations.

Neste trabalho são apresentados resultados relativos ao desenvolvimento de uma metodologia de calibração independente de um sistema LIDAR Raman para medidas de razão de mistura do vapor dágua, avaliando-se a eficiência total de transmissão óptica do sistema LIDAR Raman. Uma calibração independente ou absoluta de um sistema LIDAR foi possível por meio de medidas e cálculos dos parâmetros relevantes. A metodologia de calibração independente apresentada é baseada na decomposição das equações da razão de mistura do vapor dágua, especialmente na avaliação do fator de calibração e as incertezas relativas à transmissão óptica e secções diferenciais de espalhamento. A eficiência de transmissão incluiu fatores como a refletividade do telescópio, transmissão dos componentes ópticos e filtros. A avaliação da eficiência do sistema foi realizada com do uso de uma lâmpada calibrada de tungstênio em duas configurações distintas de filtros de interferência, (banda larga e banda estreita) instalados no sistema LIDAR Raman da Howard University (HURL). A avaliação da secção diferencial de espalhamento Raman para o vapor dágua foi realizada pelo uso de um modelo téorico descrito na literatura e por uma primeira aproximação experimental. Os resultados mostraram consistência e que essa metodologia de calibração pode ser usada em uma base rotineira para medidas de vapor dágua atmosférico. / For this study we present the results of the development of an absolute Raman LIDAR calibration methodology for measuring a water vapor mixing ratio. An absolute calibration of the system is possible by measuring or calculating the relevant system parameters based on the decomposition of the calibration instrumental function. The efficiency of the LIDAR system transmission at the laser and Raman produced wavelengths including factors such as reflectivity of the telescope and the transmission of conditioning optics and filters. We have evaluated the efficiency of the system with a calibrated tungsten lamp using two different sets of interference filters (wideband and narrow-band) that were installed at the Howard University Raman LIDAR system. The methodology is based on the decomposition of the water vapor mixing ratio equations, especially on the evaluation of the calibration factor and the instrumental errors involved. Also, the evaluation of the Raman cross section ratio was performed by using a theoretical model and then with an experimental approach. The results show consistency that this calibration methodology can be used on a regular basis.

O LiDAR (Light Detection And Ranging) vem-se consolidando como tecnologia de mapeamento, contribuindo com a ciência da informação geográfica. Este trabalho fez uma revisão do estado da arte da tecnologia LiDAR aerotransportado ou ALS (Airborne Laser Scanner), em constante mudança e aperfeiçoamento, no que diz respeito aos sistemas sensores e a estrutura de armazenamento das informações adquiridas. Inicialmente foi apresentado um panorama da utilização do LiDAR aerotransportado na produção de modelos digitais de elevação, em levantamentos de linhas de transmissão, no setor de transportes, e foi dada ênfase à tarefa de extração da vegetação e de edificações, detectando também o solo exposto. Para a extração de edificações, foram apresentados diversos conceitos desenvolvidos nos últimos quatro anos. Na parte prática foi utilizada uma região de teste para comparar feições urbanas obtidas pela classificação automática, realizada pelo software TerraScan, com feições homólogas provenientes de uma base cartográfica de referência, mostrando convergências e divergências entre os dois produtos. Foi realizada uma análise de declividade para determinação de bordas das edificações e, com isso, realizar a segmentação dessas feições. Foi realizado um controle de qualidade cartográfica do produto LiDAR que pudesse classificar esse produto quanto ao padrão de exatidão cartográfica digital. O produto obtido pelo LiDAR atendeu às classes B, C e D da nova norma brasileira a partir da escala 1:10.000. Também foi proposto e realizado o controle de qualidade altimétrico a partir das curvas de nível do produto cartográfico de referência. Recomenda-se a utilização cuidadosa desse produto em função da escala do mapeamento e das necessidades do usuário. / LiDAR (Light Detection And Ranging) has been consolidated as a mapping technology, contributing to the science of geographic information. This paper reviewed the state of the art of the LiDAR airborne technology or ALS (Airborne Laser Scanner), in constant change and improvement, with respect to the sensors and systems structure for storing acquired information. Initially, an overview was presented regarding the use of airborne LiDAR in producing digital elevation models, in surveys of transmission lines and the transportation sector. Emphasis was given to the task of extracting vegetation and buildings, also detecting the exposed soil. For the extraction of buildings, many concepts developed over the past four years were presented. In the practical part, a region test was used to compare the urban features obtained by the automatic classification performed by TerraScan software, with corresponding features from a cartographic reference product, showing similarities and differences between them. An analysis to determine the slope of the edges of the buildings was accomplished and, therefore, the segmentation of these features. The quality control of cartographic LiDAR product was performed in order to classify this product as the standard for digital cartographic accuracy. The product obtained by LiDAR met classes B, C and D of the new Brazilian standard in the 1:10,000 scale. Quality control of altimetry from the curves of the cartographic reference product level was also proposed and performed. We recommend the careful use of the product depending on the scale of the mapping and on users needs.

Dentre as variáveis que procuram mensurar a qualidade ambiental, a vegetação ganha destaque pela diversidade de serviços ecológicos prestados ao sistema urbano. Neste sentido, a análise das áreas verdes deve ser contextualizada em função do arranjo espacial dos principais elementos que exercem pressão sobre o ambiente. Por isto, trabalhamos com um índice de qualidade ambiental que integra variáveis clássicas como a proporção de cobertura vegetal, com outros elementos significativos da paisagem urbana como a extensão das áreas construídas e o adensamento vertical. Para o desenvolvimento deste índice aplicamos uma metodologia de Sensoriamento Remoto (SR) baseada na integração de ortofotos digitais e atributos altimétricos derivados do LIDAR (ALS) que permitiu mensurar a dimensão vertical da paisagem urbana tornando mais realística a modelagem dos efeitos das áreas construídas na qualidade ambiental. / Given the diversity of its ecological services, vegetation is among the main indicators of environmental quality in urban systems. For that, green areas must be analyzed in the context of the spatial distribution of the main elements putting pressure on the environment. In order to do that, we have worked with an index of environmental quality that integrates traditional variables, such as the proportion of vegetation cover, with other significant elements of the urban landscape, such as the extension of built areas and vertical densification. For the development of the index we applied a Remote Sensing (RS) methodology combining digital orthophotos and altimetric parameters based on LIDAR (ALS), which allowed to measure the vertical dimension of the urban landscape becoming more realistic modeling of the effects of the built environment on environmental quality.

Metodologias que sejam padronizadas e consolidadas para quantificar carbono em florestas tropicais vem sendo discutidas em convenções climáticas. Este trabalho contribui para a estimativa de biomassa e carbono estocado na parte aérea de áreas de restauração da Mata Atlântica em torno de reservatórios localizados no Pontal do Paranapanema utilizando tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging). Procurou-se explorar o acúmulo e o estoque de carbono em três florestas em diferentes condições de sucessão: duas florestas caracterizdas como madura e a floresta restaurada. Na primeira etapa do trabalho, houve a escolha das equações alométricas encontradas em literatura para determinar a quantidade de carbono em cada uma das áreas utilizando variáveis medidas em campo. Assim, foi utilizada a equação de Ferez et al. (2015), ajustada em floresta restaurada da Mata Atlântica, para quantificar o carbono da área de estudo. Na segunda etapa do trabalho, procurou-se estimar a taxa de incremento do estoque de carbono da parte aérea, utilizando as variáveis medidas em campo obtidas em duas campanhas, nos anos de 2015 e 2016. O corredor restaurado apresentou média de 7,1 Mg.C.ha-1, a floresta madura da ESEC apresentou 39,9 Mg.C.ha-1, e a floresta madura do Morro do Diabo apresentou 45,2 Mg.C.ha-1 para o ano de 2016. A fixação anual encontrada na variação do estoque de 2015 para 2016 foi de 1,2 Mg.ha-1.ano-1 para a floresta restaurada, 1,6 Mg.ha-1.ano-1 para a floresta madura da ESEC e 2.5 Mg.ha-1.ano-1 para a floresta madura do MD. A terceira etapa do trabalho traz a modelagem realizada com dados LiDAR e dados do inventário convencional. Após utilizados métodos estatísticos para seleção de modelo, coeficiente de determinação ajustado, critério de Akaike e erro padrão da estimativa, o modelo escolhido utiliza as métricas percentil 90 e porcentagem de retornos acima de 50cm do solo para estimar carbono acima do solo, obtendo como coeficiente de determinação 0,78. A extrapolação para a área total pelo método do inventário convencional e pelo método da modelagem LiDAR apresentaram diferenças, demonstrando a utilização do LiDAR para reconhecer e retirar informações de áreas não amostradas. O quarto capítulo dessa dissertação traz a variação de carbono estimado pela modelagem com métricas LiDAR para os anos de 2015 e 2016, além do mapa do estocagem evidenciando os locais de maior sucesso e os de menor. A tecnologia LiDAR se mostrou eficiente em captar a variação ocorrida no intervalo de um ano e na quantificação de carbono. / The establishment of methodologies used to quantify carbon in tropical forests are one of the main topics on climate conventions. This project contributes to the estimation of biomass and aboveground carbon stored around reservoirs located in Pontal do Paranapanema, São Paulo - Brazil, using Light Detection and Ranging (LiDAR) technology. The objective was to explore the accumulation of aboveground carbon stored in three different succession conditions: mature, secondary and restored forest. The first chapter of this thesis shows the common allometric equations found in literature used to determine the amount of carbon in each area using field variables. However, the chosen allometric equation was developed by Ferez et al. (2015), because it was adjusted in similar areas than the area of this work. Thus, the restored corridor presented a mean of 7.1 Mg.C.ha-1, the secondary forest 39.9 Mg.C.ha-1 and the mature forest 45.2 Mg.C.ha-1 for the year of 2016. The annual fixation found was about 1.2 Mg.ha-1 for the restored forest, 1.6 Mg.ha-1 for the secondary forest and 2.5 Mg.ha-1 for the mature one. The second article brings the modeling performed with LiDAR data and traditional field inventory data. After using statistical methods for model selection, the chosen model uses two metrics: percentile 90 and percentage of returns above 50 cm of height to estimate aboveground carbon The extrapolation to the total area by traditional inventory and LiDAR modeling showed differences, demonstrating the efficiency of LiDAR to recognize information from non-sampled areas. The last chapter of the thesis brings the variation of carbon using LiDAR data through the years of 2015 and 2016. LiDAR data showed to be useful for measuring aboveground carbon and to detect the increment of the carbon stock over a year.

As regiões de cultivo de eucalipto apresentam um grande número de variações ambientais em nível microrregional, como pode ser facilmente constatado quando se observam as diferenças expressivas entre as produtividades florestais de cada área. No entanto, para se avaliar um ambiente, é necessário identificar segmentos específicos dentro de uma paisagem, tratando-se de uma propriedade florestal e, dentro desse estudo, buscar a compreensão das interações que aí se processam. Este trabalho contribui para entender o efeito da face de exposição solar no crescimento de plantios comerciais de Eucalyptus. A proposta metodológica apresentada leva em consideração o conhecimento do meio físico - tendo como base a fisiografia para distinção das faces de exposição solar- além disso, a interação dos fatores fisiográficos com os fatores biológicos são discutidos para subsidiar a tomada de decisão. A acentuada interação genótipo x ambiente presente em muitas culturas faz com que estudos de adaptabilidade a ambientes específicos sejam parte integrante dos programas de pesquisa florestal. A resposta diferenciada dos genótipos a ambientes favoráveis e desfavoráveis pode auxiliar o gestor florestal na alocação assertiva dos materiais genéticos para maximizar a produtividade. O escaneamento a laser aerotransportado, ferramenta de uso precoce no Brasil, é um sensor óptico ativo que mede a distância até os objetos-alvo e foi utilizado para a obtenção da altura das árvores. A área de estudo está localizada na região sudoeste do estado de São Paulo. Dentre as métricas disponíveis do processamento utilizou o percentil 90 de altura para estimar a altura de plantios comerciais homogêneos de Eucalyptus. Elaborou-se a análise de variância considerando um delineamento fatorial contemplando a face de exposição solar (norte e sul) e o material genético (clones comerciais), além da interação entre ambos para observar o efeito da face no crescimento em altura do povoamento. Para florestas abaixo de quatro anos de idade observou-se que os plantios de face sul cresceram menos que os da face norte. Para florestas acima de 5 anos essa diferença entre face continua, contudo, quando concluído o desdobramento da interação fatorial observou-se que os materiais genéticos plantados em face norte não diferem entre si, mas a diferença se mantém para florestas em face sul. / The eucalyptus cultivation regions boast a large number of environmental variables in micro-regional level, as can easily be seen when studying the expressive differences between the productivity of each forest area. To evaluate an environment, however, it is necessary to identify specific segments within a landscape with regards to a forest property and within that landscape study to seek the understanding of the interactions that takes place in the process. This work contributes to a better understanding of the effect of the aspect on growth in commercial plantations of Eucalyptus. The methodological approach presented in this work takes into account the knowledge of the physical environment, based on physiography, for distinction of aspect on environments, in addition to showing the interaction of physiographic factors with biological factors to support the decision-making process. The sharp interaction genotype x environment present in many cultures leads to studies of adaptability to specific environments to become integral parts of forestry research programs. The differentiated response of genotypes to favorable and unfavorable environments can assist forest managers in the allocation of assertive genetic materials to maximize productivity. The airborne laser scanning, which is an early tool used in Brazil, is an active optical sensor that measures the distance to the target objects, was used to obtain the height of the trees. The study area is located in the southwestern region of the State of São Paulo in Brazil. Among the available processing metrics, it was used 90 percentiles in height to estimate the height of homogeneous commercial plantations of Eucalyptus. A variance analysis was devised considering a factorial design contemplating the aspect (North and South) and genetic material (commercial clones), besides the interaction between both to observe the effect of the exposure on the height growth of the settlement. To forests below four years of age, it was observed that the plantations of the South exposure grow less than the north exposure. For forests above five years, this difference between aspect continues, however, when the deployment of factorial interactions is done, it\'s observed that the genetic materials planted in the north exposure do not differ with each other, but the difference stands within forests in the South exposure.