INVENTÁRIO DE BIOMASSA FLORESTAL COM IMAGENS DE SATÉLITE DE ALTA RESOLUÇÃO ESPACIAL

(QUERCUS ROTUNDIFOLIA E QUERCUS SUBER)

Adélia M O de SousaAdélia M. O. de SousaJosé R. Marques da SilvaAna Cristina GonçalvesPa lo A Mesq itaPaulo A. Mesquita

2 1 d e n o v e m b r o 2 0 1 2 |

U n i v e r s i d a d e d e É v o r a

Integrado na iniciativa “Dias Abertos” do

ICAAM

Objetivo

Avaliar o potencial de imagens de alta resolução espacial (Quickbird) na

id tifi ã d é i fl t i ti bi é iidentificação de espécies florestais e estimar a sua biomassa para as espécies

dominantes na região do Alentejo (Quercus rotundifolia e Quercus suber).

Projeto: ALTERCEXA I e II - Medidas de Adaptación y Mitigación del Cambioj p y gClimático a Través del Impulso de las Energías Alternativas en Centro, Alentejo yExtremadura.

Programa Operativo de Cooperação Transfronteiriço Espanha PortugalPrograma Operativo de Cooperação Transfronteiriço Espanha – Portugal(POCTEP).

Áreas de estudoÁreas de estudo

•Região de Mora (133km2)- Agosto de 2006 (Quickbird)

• Região de Portel (225km2)- Maio de 2003 (Quickbird)

• Região de Alcácer (155 km2)

- Setembro de 2004, 2007 e 2011 (Quickbird)

- Junho de 2011 (WorldView 2)

- Julho de 2011 (Geoeye1)Julho de 2011 (Geoeye1)

- Junho de 2011 (WorldView 2)

•Região de Oleiros (121 km2)

- Maio de 2005 (Quickbird)

DadosDados

Imagens de alta resolução espacial do satélite Quickbird da Digital GlobeImagens de alta resolução espacial do satélite Quickbird da Digital Globe(www.digitalglobe.com).Resolução radiométrica de 11 bits.

As imagens foram adquiridas no modo “Ortho-ready Pan-Sharpened”correspondendo à fusão da banda pancromática com as 4 bandas multi-

t iespectrais.

Resolução espacial de 0,70 m.

B1 - azul (0,45-0,52 μm),B2 - verde (0,52-0,60 μm),B3- vermelho (V) (0,63-0,69 μm),B4 infravermelho próximo (IVP) (0 76 0 90 m)B4 - infravermelho próximo (IVP) (0,76-0,90 μm).

MetodologiaMetodologia

Pré-processamento das imagens

- Orto-rectificação da imagem, com base no Modelo Digital de Elevação (MDE)do satélite Advanced Spaceborne Thermal Emission and ReflectionRadiometer (ASTER) com 30 m de resolução espacial

p g

Radiometer (ASTER) com 30 m de resolução espacial.

- Georreferenciação para o sistema de projecção Hayford - Gauss Militaratravés de pontos com coordenadas conhecidas (pontos identificados nocampo com um GPS e vértices geodésicos identificáveis na imagem).

MetodologiaMetodologia

Principais etapas:

Processamento das imagens

Principais etapas:

i) cálculo de bandas sintéticas

índice de vegetação Normalized Difference Vegetation Index NDVI;- índice de vegetação Normalized Difference Vegetation Index – NDVI;

NDVI= (IVP-V)/(IVP+V)

ii) criação de uma máscara de coberto arbóreo;ii) criação de uma máscara de coberto arbóreo;

iii) segmentação do coberto arbóreo em objetos homógeneos;

iv) classificação por tipologias florestaisiv) classificação por tipologias florestais.

Máscara de vegetação com base no NDVI Máscara de vegetação com base no NDVI

Mét d d t ã lti l ãMétodo de segmentação multi-resolução -

agrega pixels em objetos com base em critériosde homogeneidade (forma, textura, etc.)

Máscara Máscara dede

vegetaçãovegetaçãovegetaçãovegetação

ClassificaçãoClassificação

Quercus suber / Quercus rotundifoliaQuercus suber / Quercus rotundifolia

Algoritmo de classificação -vizinho mais próximo

-4 bandas,- NDVI de cada objecto (médias e desvio padrão)(médias e desvio padrão)- variável do brilho - máxima diferença para as 5 bandas.

Estimativa da Biomassa

E l d P t P P t Mi t d Q t dif liEm parcelas de Povoamentos Puros e Povoamentos Mistos de Quercus rotundifoliae Quercus suber

Nº de parcelas : - 26 de Quercus rotundifólia12 d Q b

Medições foram realizadas em parcelas de dimensão de 2070.25 m2 (45.5m x 45.5 m)

-12 de Quercus suber- 22 mistas

Inventário Florestal

As variáveis dendométricas realizadas para cada árvore individual à altura dopeito com diâmetro superior a 20cm, foram:

- diâmetro à altura do peito,- altura total- altura total- raio da copa em 4 direções

(Norte, Sul, Este e Oeste)Projecção horizontal de copa

Estimativa da Biomassa – Inventário Florestal

Funções alométricas utilizadas (Paulo e Tomé, 2006):

BiBiomassa = ww+wb+wc

onde ww é a biomassa do lenho, wb da casca e wc da copa.

Biomassa

p

Biomassa Cumulativa - Funções Alométricas / Projeção Horizontal de Copa

ResultadosResultados

ç j ç pCumulativa (Árvore)

Quercus rotundifolia Quercus suberBC_A= 10,21 PHCC

R² = 0,997

5

10

140000

160000

180000

omas

sa %

omét

rica,

kg

CATB = 14.59 CTCHPR² = 0.999

10152025

120000

140000

160000

180000

Bio

mas

sa %

omét

rica,

kg

-10

-5

0

60000

80000

100000

120000

stim

ação

da

Bio

umul

ativ

a -A

lo(B

C_A

)

-10-505

60000

80000

100000

120000

stim

ação

da

B

Cum

ulat

iva

-Al

(BC

_A)

-20

-15

0

20000

40000

0 5000 10000 15000 20000

Erro

de

es

Bio

mas

sa c

u

-30-25-20-15

0

20000

40000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Erro

de

e

Bio

mas

sa C

0 5000 10000 15000 20000Projecção Horizontal de Copa Cumulativa, m2

(PHCC)

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000Projecção Horizontal de Copa Cumulativa, m2

(PHCC)

Erro de 5%PHCC > 4000m2

Erro de 5%PHCC > 4000m2

Biomassa Cumulativa - Funções Alométricas / Projeção Horizontal de Copa Cumulativa (Parcela)

BC_A= 9,87 PHCC10120000

%kgBC_A = 13.94 PHCC

R² = 0 998 510120000

%kg

Quercus rotundifolia Quercus suber

R² = 0,998

580000

100000

de B

iom

assa

%

a -A

lom

étric

a,

A)

R 0.998

-15-10-505

80000

100000

da B

iom

assa

%

a -A

lom

étric

a,

A)

-5

0

20000

40000

60000

de E

stim

ação

ssa

Cum

ulat

iva

(BC

_A

-35-30-25-2015

20000

40000

60000

de E

stim

ação

asa

Cum

ulat

iva

(BC

_A

-100

20000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Erro

Bio

mas

Projeção Horizontal de Copa Cumulativa, m2

(PHCC)

-45-40

0

20000

0 2000 4000 6000 8000

Erro

Bio

ma

Projeção Horizontal de Copa Cumulativa, m2

(PHCC)(PHCC) (PHCC)

Erro de 5%PHCC > 4000m2

Erro de 5%PHCC > 4000m2

Biomassa Cumulativa - Funções Alométricas / Projeção Horizontal de Copa Cumulativa (Parcela)

Parcelas de Povoamentos Mistos de Quercus rotundifolia e Quercus suber

BC_A = 13.74 PHCCR² = 0.987

10

15

100000

120000

140000

mas

sa, %

ca, k

g (B

C_A

)

Erro de 5%

0

5

60000

80000

stim

ação

de

Bio

m

mul

ativ

a -A

lom

étric

Erro de 5%PHCC > 5000m2

10

-5

0

20000

40000

Erro

de

Es

Bio

mas

sa C

um

-1000 2000 4000 6000 8000 10000

Projeção Horizontal de Copa Cumulativa (PHCC), m2

Estimativa da Biomassa - com base na imagem de satélite

P j ã H i t l dP j ã H i t l dProjecção Horizontal deCopa

Estimativa da Biomassa – imagens de satélite

Biomassa Cumulativa - Funções Alométricas /

Projeção Horizontal de Copa Cumulativa – Imagem de Satélite

Quercus rotundifolia Quercus suberPacelas de povoamentos puros

Erro de 5%PHCC > 4000m2

Erro de 5%PHCC > 4000m2PHCC > 4000m2 PHCC > 4000m2

Parcelas de Po oamentos Mistos

Estimativa da Biomassa – imagens de satélite

Parcelas de Povoamentos Mistos

Erro de 5%Erro de 5%PHCC > 8000m2

Funções de estimação da biomassa

BC_A = a * PHCC (1)

BC A = b * PHCC S (2)_ _ ( )

Parâmetros das funções de estimação da Biomassa

Povoamento Equação a, b (kg m-2) Válido para Observações

PuroQuercus rotundifolia

1

2

9.87

6 47

PHCC > 4000 m2

PHCC S > 4000 2

Com a PHCC

C PHCC S2 6.47 PHCC_S > 4000 m2 Com a PHCC_SPuro

Quercus suber1

2

13.94

7.34

PHCC > 4000 m2

PHCCP_S > 4000 m2

Com a PHCC

Com a PHCC_S

i 1 13 4 CC 000 2 C CCMistoQuercus rotundifolia

/ Quercus suber

1

2

13.74

7.80

PHCC > 5000 m2

PHCCP_S > 8000 m2

Com a PHCC

Com a PHCC_S

ConclusõesConclusões

- Neste estudo desenvolveu-se uma metodologia para a estimação da biomassa com

base em imagens de satélite de alta resolução espacial com resultados bastante

satisfatórios, com erros de estimação inferiores a 5%.

- Para parcelas de povoamentos puros de Quercus rotundifolia e Quercus suber pode-

se estimar o valor da biomassa desde que a projecção horizontal de copa cumulativa

obtida com base em imagens de satélite tenha valores superiores a 4000 m2.

- Para parcelas de povoamentos mistos de ambas as espécies, pode-se estimar o valor

da biomassa desde que a projecção horizontal de copa cumulativa obtida com base em

imagens de satélite tenha valores superiores a 8000 m2imagens de satélite tenha valores superiores a 8000 m2.

Adélia Sousa (asousa@uevora.pt)José Rafael M da SilvaJosé Rafael M da Silva(jmsilva@uevora.pt)Ana C. Gonçaves(acag@uevora.pt)P l M itPaulo Mesqueita(paulomesquita00@gmail.com)

Muito Obrigada Muito Obrigada