L'objectif de ce travail de recherche est l'étude, la réalisation et la caractérisation d'un amplificateur de puissance à base de verres spéciaux devant être inséré dans un dispositif laser impulsionnel à cohérence élevée opérant a la longueur d'onde de 1550 nm en configuration MOPA (Master Oscillator Power Amplifier). Il aura pour fonction d'amplifier le signal provenant d'un laser source afin de pouvoir le propager sur des distances élevées sans pour autant dégrader ses caractéristiques spectrales ou sa cohérence. Le dispositif ainsi obtenu sera utilisé comme source laser pour des systèmes LIDAR compact pouvant soit être embarqués à bord d'avions ou de voitures; soit être utilisés dans des stations météorologiques ou des aéroports. Un tel projet représente une innovation majeure dans le domaine des capteurs laser fonctionnant en espace libre. Il s'agit en effet de réaliser des dispositifs compacts qui n'existent pour l'instant pas aussi bien de façon commerciale que des les laboratoires de recherche. / The objective of the present research is the study, fabrication and characterization of a power amplifier based on special glasses to be implemented as an embedded module inside a pulsed laser device with high coherence working at 1550 nm wavelength. The optical amplifier represents the second module of a laser in configuration MOPA (Master Oscillator Power Amplifier). The device must amplify the signal proceeding from a seed laser and allow the propagation of the signal at high distances while maintaining the spectral characteristics of the high coherent source. The device obtained with this approach will be employed as a source for a monitoring LIDAR system, which will be installed in train monitoring portals. The results can be extended to other applications as well, such as aeroplanes, meteorological stations or airports. The current research work is intended to contribute to the fabrication of compact devices that seems not be still available even in laboratories. / Lo scopo della presente ricerca `e lo studio, la realizzazione e la caratter-izzazione di un amplificatore di potenza a base di vetri speciali da utiliz-zare come modulo da implementare all’interno di un dispositivo laser adimpulsi ad elevata coerenza operante alla lunghezza d’onda di 1550 nm.L’amplificatore ottico rappresenta il secondo modulo di un laser in configu-razione MOPA (Master Oscillator Power Amplifier): esso ha la funzione diamplificare il segnale proveniente da un laser “seed” e permette di propa-gare il suo segnale ad elevate distanze, mantenendo tuttavia le caratteris-tiche spettrali di elevata coerenza della sorgente. Il dispositivo cos`ı ottenutosar`a utilizzato come sorgente per un sistema LIDAR di rilevazione a bordodi aerei, autoveicoli e stazioni meteorologiche o aeroporti. Questi sistemisembrano non essere ancora disponibili neanche a livello dei laboratori diricerca.

Digital urban tree registers serve many porposes and facilitate the administration, care and management of urban trees within a city or municipality. Currently, mapping of urban tree stands is carried out manually with methods which are both laborious and time consuming. The aim of this study is to establish a way of operation based on the use of existing LiDAR data and othophotos to automatically detect individual trees. By using the extensions LIDAR Analyst and Feature Analyst for ArcMap a tree extraction was performed. This was carried out over the extent of the city district committee area of Östermalm in the city of Stockholm, Sweden. The results were compared to the city’s urban tree register and validated by calculating its Precision and Recall. This showed that FeatureAnalyst generated the result with the highest accuracy. The derived trees were represented by polygons which despite their high accuracy make the result unsuitable for detecting individual tree positions. Even though the use of LIDAR Analyst resulted in a less precise tree mapping result, individual tree positions were detected satisfactory. This especially in areas with more sparse, regular tree stands. The study concludes that the use of both tools complement each other and compensate the shortcomings of the other. FeatureAnalyst maps an acceptable tree coverage while LIDAR Analyst more accurately identifies individual tree positions. Thus, a combination of the two results could be used for individual tree mapping. / Digitala urbana trädregister tjänar många syften och underlättar för städer och kommuner att administrera, sköta och hantera sina park- och gatuträd. Dagens kartering av urbana trädbestånd sker ofta manuellt med metoder vilka är både arbetsintensiva och tidskrävande. Denna studie syftar till att utveckla ett arbetssätt för att med hjälp av befintliga LiDAR-data och ortofoton automatiskt kartera individuella träd. Med hjälp av tilläggen LIDAR Analyst och FeatureAnalyst för ArcMap utfördes en trädkartering över Östermalms stadsdelsnämndsområde i Stockholms stad. Efter kontroll mot stadens träddatabas och validering av resultatet genom beräknandet av Precision och Recall konstaterades att användningen av FeatureAnalyst resulterade i det bästa trädkarteringsresultatet. Dessa träd representeras av polygoner vilket medför att resultatet trots sin goda täckning inte lämpar sig för identifierandet av enskilda trädpositioner. Även om användningen av LIDAR Analyst resulterade i ett mindre precist karteringsresultat erhölls goda positionsbestämmelser för enskilda träd, främst i områden med jämna, glesa trädbestånd. Slutsatsen av detta är att användandet av de båda verktygen kompenserar varandras tillkortakommanden där FeatureAnalyst ger en godtagbar trädtäckning medan LIDAR Analyst bättre identifierar enskilda trädpositioner. En kombination av de båda resultaten skulle alltså kunna användas i trädkarteringssyfte.

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.

Este projeto de mestrado visa a pesquisa e o desenvolvimento de métodos e algoritmos, relacionados ao uso de radares, visão computacional, calibração e fusão de sensores em veículos autônomos/inteligentes para fazer a detecção de obstáculos. O processo de detecção de obstáculos se divide em três etapas, a primeira é a leitura de sinais de Radar, do LiDAR e a captura de dados da câmera estéreo devidamente calibrados, a segunda etapa é a fusão de dados obtidos na etapa anterior (Radar+câmera, Radar+LIDAR 3D), a terceira etapa é a extração de características das informações obtidas, identificando e diferenciando o plano de suporte (chão) dos obstáculos, e finalmente realizando a detecção dos obstáculos resultantes da fusão dos dados. Assim é possível diferenciar os diversos tipos de elementos identificados pelo Radar e que são confirmados e unidos aos dados obtidos por visão computacional ou LIDAR (nuvens de pontos), obtendo uma descrição mais precisa do contorno, formato, tamanho e posicionamento destes. Na tarefa de detecção é importante localizar e segmentar os obstáculos para posteriormente tomar decisões referentes ao controle do veículo autônomo/inteligente. É importante destacar que o Radar opera em condições adversas (pouca ou nenhuma iluminação, com poeira ou neblina), porém permite obter apenas pontos isolados representando os obstáculos (esparsos). Por outro lado, a câmera estéreo e o LIDAR 3D permitem definir os contornos dos objetos representando mais adequadamente seu volume, porém no caso da câmera esta é mais suscetível a variações na iluminação e a condições restritas ambientais e de visibilidade (p.ex. poeira, neblina, chuva). Também devemos destacar que antes do processo de fusão é importante alinhar espacialmente os dados dos sensores, isto e calibrar adequadamente os sensores para poder transladar dados fornecidos por um sensor referenciado no próprio sistema de coordenadas para um outro sistema de coordenadas de outro sensor ou para um sistema de coordenadas global. Este projeto foi desenvolvido usando a plataforma CaRINA II desenvolvida junto ao Laboratório LRM do ICMC/USP São Carlos. Por fim, o projeto foi implementado usando o ambiente ROS, OpenCV e PCL, permitindo a realização de experimentos com dados reais de Radar, LIDAR e câmera estéreo, bem como realizando uma avaliação da qualidade da fusão dos dados e detecção de obstáculos comestes sensores. / This masters project aims to research and develop methods and algorithms related to the use of radars, computer vision, calibration and sensor data fusion in autonomous / intelligent vehicles to detect obstacles. The obstacle detection process is divided into three stages, the first one is the reading of Radar, LiDAR signals and the data capture of the stereo camera properly calibrated, the second stage is the fusion of data obtained in the previous stage(Radar + Camera, Radar + 3D LIDAR), the third step is the extraction of characteristics of the information obtained, identifying and differentiating the support plane(ground) of the obstacles, and finally realizing the detection of the obstacles resulting from the fusion of the data. Thus it is possible to differentiate types of elements identified by the Radar and that are confirmed and united to the data obtained by computational vision or LIDAR (point cloud), obtaining amore precise description of the contour, format, size and positioning of these. During the detection task it is important to locate and segment the obstacles to later make decisions regarding the control of the autonomous / intelligent vehicle. It is important to note that Radar operates in adverse conditions (little or no light, with dust or fog), but allows only isolated points representing obstacles (sparse), where on the other hand, the stereo camera and LIDAR 3D allow to define the shapeand size of objects. As for the camera, this is more susceptible to variations in lighting and to environmental and visibility restricted conditions (eg dust, haze, rain). It is important to spatially align the sensor data, calibrating the sensors appropriately, to be able to translate data provided by a sensor referenced in the coordinate system itself to another coordinate system of another sensor or to a global coordinate system. This project was developed using the CaRINA II platform developed by the LRM Laboratory ICMC / USP São Carlos. Finally, the project was implemented using the ROS, OpenCV and PCL environments, allowing experiments with real data from Radar, LIDAR and stereo camera, as well as performing an evaluation of the quality of the data fusion and detection of obstacles with these sensors .

O Laboratório de Aplicações Ambientais a Laser, situado no Centro de Lasers e Aplicações no IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares), efetua medidas das concentrações de aerossóis atmosféricos, enviando um feixe de laser à atmosfera e coletando a luz retroespalhada. Tal sistema fornece um grande número de parâmetros físicos que devem ser administrados de forma ágil para a obtenção de análises resultantes. Em conseqüência disso, a implementação de um banco de dados tornou-se imprescindível como instrumento de comunicação e visualização gráfica das medidas coletadas. Um critério de classificação destas valiosas informações foi adotado, estabelecendo níveis de armazenamento definidos a partir de características específicas aos tipos de dados determinados. A compilação e automação destas medidas promoverá a integração entre dados, análise e retorno otimizado de resultados das propriedades da atmosfera, propiciando futuras pesquisas e análise de dados. / The LIDAR system (Light Detection and Ranging) laser remote sensing at the Nuclear and Energy Research Institute Laboratory of Environmental Laser Applications allows on line measurements of variations in the concentrations of atmospheric aerosols by sending a laser beam to the atmosphere and collecting the backscattered light. Such a system supplies a great number of physical parameters that must be managed in an agile form to the attainment of a real time analysis. Database implementation therefore becomes an important toll of communication and graphical visualization of measurements. A criterion for classification of this valuable information was adopted, establishing defined levels of storage from specific characteristics of the determined data types. The compilation and automation of these measurements will promote optimized integration between data, analysis and retrieval of the resulting properties and of the atmosphere, improving future research and data analysis.

Este estudo explora a obtenção da altura da camada limite planetária a partir de diferentes métodos e equipamentos, com foco na análise espectral do campo de vento do lidar Doppler. Realizou-se uma campanha de medição por 80 dias com dois lidars Dopplers comerciais com diferentes alcances verticais. Para o lidar com maior alcance vertical e consequetemente uma medida direta da altura da camada limite planetária, foi aplicado o método da variância da razão sinal-ruído e os resultados foram comparados aos valores de altura estimados a partir de dados de radiossondagem através de dois métodos distintos, o método da parcela e o método do número de Richardson bulk, o qual apresentou melhores resultados. Para o lidar com menor alcance vertical, aplicou-se a análise espectral que forneceu valores de comprimento de onda dos picos espectrais, proporcionais à altura da camada limite planetária. A constante de proporcionalidade para obtenção dos valores da altura da camada foi calculada comparando-se os resultados aos valores de altura estimados pela radiossondagem através do método do número de Richardson bulk, obtendo-se um valor de constante de proporcionalidade próximo ao sugerido na literatura. Entretanto, o conjunto de dados que mostrou boas estimativas dos picos espectrais foi bastante restrito, limitando a comparação ao longo do período entre os lidars. / This study explores the obtaining of the planetary boundary layer height through different methods and equipment, focusing on the spectral analysis of the wind field from Doppler lidar. An 80-day measurement campaign was conducted with two commercial Doppler lidars with different vertical ranges. For the lidar with greater vertical range and consequently a direct measurement of the planetary boundary layer heigth, the method of signal-to-noise ratio variance was applied and the results were compared to the height values estimated from radiosonding data using two different methods, the parcel method and the bulk Richardson number method, which presented better results. For the lidar with a lower vertical range, spectral analysis was applied, which provided wavelength values of the spectral peak, proportional to the planetary boundary layer height. The proportionality constant, in order to obtain the boundary height values, were calculated by comparing the height values estimated from the radiosonding data, using the bulk Richardson number method. Proportionality constant value close to the one found in the literature were obtained. However, the set of data that showed good estimates of the spectral peaks was very restricted, limiting the comparison over the period between the lidars.

O trabalho se estruturou em torno de dois estudos. O primeiro avaliou o ajuste de um modelo não linear de efeito misto para descrever o afilamento do tronco de árvores clonais de eucalipto. O modelo utilizado para descrever as variações da altura em função do raio foi o logístico de quatro parâmetros que, por integração permitiu a estimação do volume das árvores. A incorporação de funções de variância no processo de ajuste resultou em redução significativa no valor do Critério de informação de Akaike, mas os resíduos não apresentaram melhorias notáveis. Com a finalidade de compatibilizar precisão e parcimônia, o modelo que considera as variações do afilamento como uma função da altura total e do raio à altura do peito mostrou-se como o mais indicado para a estimativa do volume de árvores por funções de afilamento. O segundo estudo analisou uma nova proposta para inventários florestais em plantios clonais de eucalipto que integra modelagem geoestatística, medições de circunferência das árvores em campo e a tecnologia LiDAR aeroembarcada. As estatísticas propostas mostraram que o modelo geoestatístico com função para média foi estatisticamente superior ao modelo com média constante, com erros reduzidos em até 40%. A altura das árvores que compuseram o grid de predição para aplicação do modelo geoestatístico foi obtida pelo processamento da nuvem de pontos dos dados LiDAR. Obtidos os pares de diâmetro e altura, aplicou-se o modelo de afilamento selecionado no primeiro artigo em que se observaram diferenças médias na predição do volume próximas a 0,7%, e 0,18% para contagem de árvores, ambas com tendências de subestimativas. Diante dos resultados obtidos, o método é considerado como promissor e trabalhos futuros visam gerar um banco de parcelas permanentes que propiciem estudos de crescimento e produção florestal. / This study investigates the use of mixed-effect model and the use of LiDAR based model to estimate volume from eucalyptus forest plantation. At the first part, this study evaluates nonlinear mixed-effects to model stem taper of monoclonal Eucalyptus trees. The relation between radius and height variation was described by the four-parameter logistic model that integration returns stem volume. Embedding variance functions to the estimation process decreased significantly the Akaike\'s Information Criterion but did not improve the residual analysis. The best model to estimate stem volume from taper equations explained the stem taper as a function of the commercial height and the radius at breast height. The second part investigated the volume estimation fusing geostatistic derived from field information and airborne laser scanning data. The model based on geostatistic assumptions was statistically superior to the traditional one, with errors 40% lower. Thus, the geostatistical model was applied over tree heights extracted from the laser cloud. To each combination of diameter and height, the taper equation form the first part of this study was used. The volume and the number of trees were underestimated in 0.7% and 0.18%, respectively. The results look promising, and more permanent plots are necessary to allow studies about growth and yield of forest.

Este trabalho contribui para a evolução dos métodos que lidam com a quantificação de biomassa em plantações florestais em grande escala. Mais especificamente, explora o potencial de novos métodos baseados em sistemas de escaneamento a laser aerotransportado (ALS) que produzem uma representação 3D da estrutura vertical e horizontal acima do solo em plantios de Eucalyptus spp. A abordagem assume que a biomassa acima do solo pode ser estimada de forma precisa quando o perfil vertical da altura do dossel e a área basal são bem conhecidos. Assim, quatro questões foram analisadas: (i) se a função de densidade probabilidade Weibull com dois parâmetros (escala ? e forma ?) consegue descrever com precisão a distribuição vertical de pontos gerada pela tecnologia ALS e gerar um perfil aparente de altura de dossel adequado em plantios de eucalipto; (ii) se quando gerada por tecnologia ALS, a proporção de retornos no subdossel e solo tem relação significativa e positiva com a variável área basal; (iii) qual a qualidade da predição de área basal e de biomassa seca de lenho quando são usadas como variáveis explicativas um percentil baixo de altura da nuvem ALS e o parâmetro de escala da distribuição Weibull ajustada para definir o perfil vertical do dossel; e (iv) qual a qualidade dos mapas de biomassa de lenho de plantios de eucaliptos quando produzidos a partir de dois métodos diferentes, um de interpolação de dados das parcelas de campo (krigagem ordinária) e outro que usa a nuvem de pontos ALS para calibrar as informações das parcelas de campo (regressão linear). Os resultados mostraram que a função Weibull de dois parâmetros ajustou com precisão adequada o perfil das alturas do plantio de eucalipto. Do ponto de vista prático, esse resultado reforça as estratégias de uso dos parâmetros da função Weibull (escala e forma) como métricas que caracterizam adequadamente a estrutura vertical dos povoamentos florestais. A estimativa de área basal em função da proporção de retornos no subdossel e no solo mostrou-se moderada (R² = 0.42 e rRMSE = 7.6%), sendo necessários mais estudos que investiguem essa relação. As predições de área basal e biomassa do lenho foram aprimoradas em função do parâmetro ? da função Weibull, usado como estimador de escala para as alturas do dossel (área basal, R² = 0.77 e rRMSE = 4.8% e biomassa do lenho, R² = 0.89 e rRMSE = 5.1%). As variáveis, percentil 30 e parâmetro de forma (?) da função Weibull, também produziram boas estimativas (R² = 0.82 para área basal e R² = 0.93 para biomassa de lenho). Os mapas de predição de biomassa de lenho mostraram-se mais precisos quando derivados a partir de dados ALS (rRMSE = 5.5% versus 12.7% na interpolação por krigagem ordinária). / This work contributes to the evolution of methods dealing with the quantification of biomass in large-scale forest plantations. More specifically, it explores the potential of new methods based on airborne laser scanning systems to produce a 3D representation of the vertical and horizontal structure of above ground Eucalyptus spp plantations. The approach assumes that above ground biomass can be precisely estimated when the vertical profile of canopy heights and basal area are well known. Thus, four questions are examined: (i) can the Weibull probability density function (pdf) with two parameters (? scale and ? shape) describe accurately the vertical distribution of points generated by the ALS technology and generate an adequate apparent profile of canopy heights for the eucalyptus plantation?; (ii) when generated by the ALS technology, is the proportion of understory returns to ground returns significantly and positively related with basal area?; (iii) how well are basal area and dry stem biomass predicted by models using low height percentile values of the ALS point cloud and the scale parameter of the Weibull distribution describing the vertical canopy profile?; and (iv) how accurate are stem biomass maps of the eucalyptus plantation when two different methods are used, one based on interpolation that uses sample plots information (ordinary kriging) and another that uses the ALS point cloud to calibrate the sample plot information (linear regression)? The results showed that the Weibull pdf with two parameters fitted with adequate accuracy the plantation\'s height profiles. From a practical standpoint, this result reinforces the strategies of using the Weibull parameters (scale and shape) as metrics that adequately characterize the vertical structure of forest stands. Basal area estimates derived from the proportion of understory and ground returns presented only moderated accuracy (R² = 0.42 e rRMSE = 7.6%) and more research is needed to investigate such relationship. Good results were obtained when basal area and stem biomass were fitted as a function of the Weibull ? parameter, as a proxy for the scale of canopy heights (basal area, R² = 0.77 e rRMSE = 4.8%, and stem biomass, R² = 0.89 and rRMSE = 5.1%). The explanatory variables percentile 30 and the Weibull shape parameter (?) also produced good estimates (R² = 0.82 for basal area and R² = 0.93 for stem biomass). Stem biomass prediction maps showed to be more accurate when derived from ALS data (rRMSE = 5.5% against 12.7% derived from ordinary kriging interpolation).

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.

The probability and impact of flooding is projected to increase in the future. This is due to climate and land-use changes (e.g. urbanization) in addition to the ongoing socioeconomic development of many floodplain areas. Exploiting the increasing availability of satellite data for flood inundation modelling will allow mapping floods in remote, data-poor areas to lower costs, and thereby make it possible to estimate flood risks in areas that today lack the economic resources needed for supporting risk assessment. In this context, this study has investigated the potentials and limitations of using low-cost, global remote sensing data (i.e. SRTM) to support flood inundation modelling. To this end, a case study of a river reach along the Mississippi was exploited. In particular, two flood inundation models were built by using the same 2D hydraulic model code (LISFLOOD-FP), but with two different topographical inputs, i.e. high quality/accuracy LiDAR topography data and the freely available SRTM topography data. The LiDAR data was lowered to the same resolution as the SRTM data and the two models were run with the resolution of 83x83 m2 . Thereafter, the models were compared by simulating two historical flood events of different magnitude. The comparison of the two models showed that flood inundation modelling with satellite data is more accurate (closer to the reference model, i.e. LiDAR-based model) for the higher magnitude flood event than for the lower magnitude flood event. This was attributed to the relatively reduced importance of micro topography during bigger flood events. An area-based performance measure gave a value of the correspondence (i.e. the fit) between the predicted flood extents for the two models. The areas/pixels were reclassified in ARC GIS to flooded or dry. Thereafter, areas flooded in both the LiDAR and the SRTM simulations were divided by the sum of the areas flooded in both or in one of the simulations (LiDAR or SRTM). From this procedure the fit could be determined, where a fit of 100 % would mean that the simulations had predicted the same flood extents. For the high magnitude flood event simulated in this study, the fit in terms of flood extent between the LiDAR-based and the SRTM-based model was 72 %, while the fit for the smaller flood was only 38 %. In this study, model calibration was preformed manually because of limited availability of time and computational power. However, this is not considered a major limitation as the work does not aim to make a faultless model of this river reach of the Mississippi, but rather to determine the potentials and limitations of SRTM topography data in supporting flood inundation modelling. Additional studies of rivers systems with different properties, flood magnitudes, vegetation covers and river scales should be conducted, to further validate the usability of remote sensing data for flood inundation modelling. / Stora områden runt om i världen har problem med översvämningar, som står för 40 % av alla dödsfall orsakade av naturkatastrofer. Det är troligt att risken för översvämningar kommer att öka i framtiden på grund av klimatförändringar och ändrad landanvändning, som till exempel urbanisering. Ett problem är att det ofta är dyrt att göra kartor som beskriver översvämningsrisker och därför finns det många områden där kunskap om riskerna saknas. I denna studie har det undersökts huruvida det är möjligt att använda globala fjärranalysdata (data från satelliter) för översvämningsmodellering. Detta skulle möjliggöra framställandet av kartor över översvämningsrisker till en låg kostnad, och därmed nå ut till områden där idag inte finns ekonomiska resurser nog för detta. En fallstudie har gjorts av en sträcka utmed Mississippifloden (USA) och två översvämningsmodeller har byggts genom att använda samma hydrauliska modelleringskod (LISFLOOD-FP). Skillnaden mellan modellerna var att den ena modellen byggdes med hjälp av LiDAR-topografidata, medan den andra modellen baserades på gratis SRTMtopografidata. LiDAR-data är högkvalitativt och högupplöst data (1 meter upplösning) insamlat från flygplan med hjälp av laser. SRTM-data har endast 30-90 meters upplösning (83 meter inom fallstudieområdet) och är insamlat av satelliter. Upplösningen av LiDAR-datat ändades till samma upplösning som för SRTM-datat och båda modellerna kördes med en upplösning av 83x83 m2 . De två modellerna jämfördes genom att två historiska översvämningar, en liten år 2008 och en mycket stor år 1993, simulerades. Jämförelsen av de två modellerna visade på att modellering med hjälp av satellitdata är mer precist och närmare referensmodellen, det vill säga den LiDAR-baserade modellen, för större översvämningar än för mindre översvämningar. Förklaringen till detta tillskrevs den relativt reducerade betydelsen av mikrotopografi för större översvämningar. Överrensstämmelsen mellan modellresultaten räknades ut genom att områdena/pixlarna först blev omklassificerade i ARC GIS som översvämmande eller icke översvämmade. Därefter delades antalet områden som svämmades över i båda simuleringarna med antalet områden som svämmades över i båda simuleringarna eller i den ena av simuleringarna. På detta sett kunde en faktor för överensstämmande bestämmas, där en faktor på 100 % innebar att modellerna förutspådde lika stora översvämningar. För den större översvämningen som simulerades överensstämde, i fråga om utbredning, de två modellerna (LiDAR och SRTM) till 72 %, medan modellerna för den mindre översvämningen endast överensstämde till 38 %. I denna studie gjordes kalibreringen manuellt då den tillgängliga tiden och datorkapaciteten var begränsad. Dock så anses inte detta vara en stor begränsning eftersom studien inte syftade till att göra en felfri modell av översvämningsriskerna utmed en sträcka av Mississippifloden, utan till att undersöka användbarheten och begränsningarna av satellitdata för översvämningsmodellering. Denna studie stödjer tidigare teorier om att globala satellitdata har stort användningsområde för att simulera översvämningsrisker. Dock behövs fler studier av flodsystem med olika egenskaper, storlek på översvämningar och vegetation göras för att ytterligare validera detta.