dissertação

Modelagem da biomassa arbórea: abordagem baseada em métricas deriváveis de LiDAR para contextos florestais e urbanos

Carregando...
Imagem de Miniatura

Notas

Editores

Coorientadores

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Federal de Lavras

Faculdade, Instituto ou Escola

Instituto de Ciências Naturais (ICN)

Departamento

Departamento de Ecologia e Conservação

Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-Graduação em Ecologia Aplicada

Agência de fomento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)

Tipo de impacto

Sociais
Tecnológico
Outros

Áreas Temáticas da Extensão

Meio ambiente
Tecnologia e produção

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

ODS 11: Cidades e comunidades sustentáveis
ODS 13: Ação contra a mudança global do clima
ODS 15: Vida terrestre

Dados abertos

Resumo

A estimativa precisa da biomassa arbórea acima do solo (BAAS) é essencial para compreender os estoques de carbono, avaliar a qualidade ecológica de paisagens urbanizadas, manejo florestal, planejamento urbano e subsidiar políticas climáticas. Tecnologias de sensoriamento remoto como LiDAR (Light Detection And Ranging; detecção e alcance por luz) aerotransportado tem ampliado as possibilidades metodológicas para essa estimativa em diferentes contextos ecossistêmicos. No entanto, a aplicação de relações alométricas desenvolvidas para florestas de dossel fechado não representam adequadamente árvores crescendo em condições abertas e isoladas das áreas urbanas. O estudo teve como objetivo desenvolver e comparar modelos alométricos baseados em altura (H) e área de copa (Ac), métricas deriváveis de LiDAR aerotransportado, aplicáveis a duas tipologias arbóreas contrastantes em Lavras, sudeste do Brasil: árvores em fragmento de Floresta Estacional Semidecidual e árvores urbanas espaçadas ou isoladas. Em campo, foram obtidas medidas de diâmetro à altura do peito (DAP), altura total (H) e foi realizada a identificação das espécies. A densidade da madeira (DM) foi obtida na base de dados Global Wood Density de Chave et al. (2009) e Zanne et al. (2009). A partir de dados de LiDAR-VANT, foram derivadas as métricas de altura máxima (H) e área da copa (Ac). A BAAS de referência foi estimada por meio de equação pantropical (Eq. 4) de Chave et al. (2014) baseada em DAP, H e DM. Nós testamos 27 equações candidatas separadamente para as duas tipologias e avaliamos o ajuste (R² ajustado), parcimônia (AIC) e desempenho preditivo (RMSE, BIAS, PBIAS e R²) em relação à BAAS estimada pela equação pantropical. Adicionalmente, fizemos análises de concordância (Bland–Altman e coeficiente de correlação de concordância - CCC) e equivalência estatística (TOST) em comparação com equações da literatura. No fragmento florestal, o modelo semi-logarítmico selecionado explicou 87% da variação da BAAS nos dados de treinamento e apresentou RMSE de 0,227 t e R² de 0,724 na regressão com os valores de referência. Para as árvores isoladas, o modelo polinomial de segunda ordem explicou 89% da variação da biomassa e apresentou RMSE de 0,376 t e R² de 0,901 nessa mesma comparação, refletindo a maior heterogeneidade estrutural desse contexto. Em ambos os casos, observou-se maior proximidade dos modelos selecionados com equações calibradas em fisionomias estruturalmente análogas, reforçando a importância da transferibilidade alométrica. Os resultados demonstram que H e Ac capturaram uma parcela substantiva da variabilidade da BAAS em ambos os contextos investigados, porém a forma matemática adequada difere entre as tipologias. Os modelos devem, portanto, ser interpretados como equações de calibração específicas para cada contexto e não modelos universalmente transferíveis. Ainda é necessária uma validação independente em diferentes locais e ao longo de gradientes estruturais mais amplos antes de se proceder à extrapolação operacional.

Abstract

Accurate estimation of tree aboveground biomass (AGB) is essential for understanding carbon stock, evaluating the ecological quality of urbanized landscapes, forest management, urban planning, and supporting climate policies. Remote sensing technologies such as airborne LiDAR (Light Detection and Ranging) have expanded methodological possibilities for biomass estimation across different ecosystem contexts. However, equations developed for closed-canopy forests do not represent adquately trees growing under the open and isolated conditions typical of urban areas. This study aimed to develop and compare allometric models based on total height (H) and crown area (Ca), derived from airborne LiDAR, for two contrasting tree typologies in Lavras, southeastern Brazil: trees in a seasonal semideciduous forest fragment and isolated or spaced urban trees. Field data included diameter at breast height (DBH), total tree height (H), and species identification, while wood density (WD) values were obtained from the Global Wood Density database (Chave et al., 2009; Zanne et al., 2009). UAV-LiDAR data were used to derive maximum tree height (H) and crown area (Ca) metrics. Reference AGB was estimated using the pantropical allometric equation (Eq. 4) from Chave et al. (2014) based on DBH, H, and WD. We tested 27 candidate equations separately for each typology and evaluated their fit (adjusted R²), parsimony (AIC), and predictive performance (RMSE, BIAS, PBIAS, and R²) with AGB estimates obtained from the pantropical equation. In addition, we performed agreement analyses (Bland–Altman analysis and concordance correlation coefficient - CCC) and statistical equivalence (TOST) in comparison with published allometric equations. In the forest fragment, the selected semi-logarithmic model explained 87% of the variation in AGB in the training dataset and showed an RMSE of 0.227 t and R² of 0.724 in relation to the reference values. For spaced and isolated urban trees, the second-order polynomial model explained 89% of the biomass variation and presented an RMSE of 0.376 t and R² of 0.901 in the same comparison, reflecting the higher structural heterogeneity of this context. In both cases, closer agreement was observed with equations calibrated for structurally analogous forest types, reinforcing the importance of allometric transferability. Overall, the results demonstrate that H e Ca captured substantial variation in AGB within the sampled structural domains, but the appropriate mathematical form differed between typologies. The models should therefore be interpreted as context-specific calibration equations rather than universally transferable models. Independent validation across sites and broader structural gradients is still required before operational extrapolation.

Descrição

Área de concentração

Ecologia e conservação de recursos em paisagens fragmentadas e agrossistemas

Linha de pesquisa

Ecologia e monitoramento de ecossistemas sob interferência antrópica

Agência de desenvolvimento

Palavra chave

Marca

Objetivo

Procedência

Impacto da pesquisa

Resumen

ISBN

DOI

Citação

COSTA, Luana Catarine de Oliveira. Modelagem da biomassa arbórea: abordagem baseada em métricas deriváveis de LiDAR para contextos florestais e urbanos. 2026. 87 p. Dissertação (Mestrado em Ecologia Aplicada) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

Link externo

Avaliação

Revisão

Suplementado Por

Referenciado Por

Licença Creative Commons

Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil