Fotografias aéreas de escala grande e imagem IKONOS-2 no mapeamento de copas de Araucaria angustifolia

Abstract

A presente pesquisa analisa a cobertura de copas de Araucaria angustifolia, que ocupam os estratos superiores de um fragmento natural de Floresta Ombrófila Mista, através de fotografias aéreas 70 mm colorida normal em três escalas (1:4.000, 1:2.000 e 1:1.000) e de uma imagem digital de satélite de alta resolução IKONOS-2. A área de estudo localiza-se na Floresta Nacional de Irati – PR, a qual é uma Unidade de Conservação do IBAMA, no município de Fernandes Pinheiro – PR. O trabalho de campo foi efetuado por meio de medição do diâmetro de copa (DC) e do diâmetro á altura do peito (DAP) de 159 exemplares de Araucária cujos valores resultantes foram DAP médio de 61 cm, DC médio de 14,21 m e área média da copa de 158,59 m2. Para o ajuste dos dados de DC em função do DAP foram testadas seis equações matemáticas. A melhor equação, baseada no coeficiente de determinação, no erro padrão de estimativa e na análise gráfica dos resíduos, foi o modelo parabólico através da expressão DC= -7,49366 + ((0,541189 x DAP) + (-0,00288 x DAP2)). A fotointerpretação (3D) foi conduzida nas três escalas possibilitando o mapeamento das copas de Araucária, consideradas individuais e em agrupamento. Compararam-se os resultados obtidos das três escalas fotográficas por meio de dez áreas testes e levando-se em consideração a área dos polígonos (copas delineadas), a similaridade na forma dos polígonos e o número de polígonos delineados. Os resultados da fotointerpretação mostraram que no quesito similaridade na forma, os polígonos das copas se assemelham; o número de polígonos foi de 1.408, 1.198 e 766 para as copas de araucária individuais ou agrupadas e a cobertura florestal das copas foram de 21,32%, 25,59% e 24,54% para as escalas 1:4.000; 1:2.000 e 1:1.000, respectivamente. As fotografias aéreas na escala 1:4.000 foram usadas para uma análise detalhada dos resultados obtidos com a imagem de satélite IKONOS-2. Com a imagem de satélite foi realizada as composições coloridas RGB e IR/R/G, os realces, o georreferenciamento, o registro do mosaico não controlado em escala 1:4.000 e a segmentação através do algoritmo de crescimento de regiões. Efetuou-se a digitalização (interpretação visual 2D), na tela do monitor, das copas de Araucária na imagem IKONOS-2 nas mesmas dez áreas testes utilizadas na comparação das fotointerpretações. Os polígonos interpretados na imagem IKONOS-2 foram em média 47% maior em área do que nas fotografias aéreas 1:4.000. A segmentação foi realizada em uma área de aproximadamente de 246 ha, similar à área do mosaico não controlado em escala 1:4.000, onde foram avaliados 60 pares de limiares nas composições coloridas RGB e IR/R/G. Os pares de limiares 20 - 100 na composição colorida RGB e 40 - 150 na composição infravermelho colorida IR/R/G forneceram resultados que mais se aproximaram do referencial usado, porém superestimaram a área das copas de Araucária.

This research examines the upper canopies of a natural fragment of Mixed Ombrophylous Forest composed mainly of Araucaria augustifolia by using 70 mm normal color aerial photographs in three different scales (1:4.000, 1:2.000 e 1:1.000) and a digital IKONOS-2 satellite image. The area of interest is a Unit of Conservation of IBAMA located in the National Forest of Irati in the county of Fernandes Pinheiro in Paraná state. After the collection of the measurements of diameter of crown (DC) and diameter at breast height (DBH) from 159 Araucária, the final average values were 61cm for DBH and 14.21m for DC and 158.59 m2 of crown area. Six mathematical equations were tested for the adjustment of the data of DC as a function of DBH. The best equation, based on the analysis of the coefficient of determination, the standard error of estimate, and the residual graphic, was the parabolic model through the following expression DC= -7.49366 + ((0.541189 x DAP) + (- 0.00288 x DAP2)). The photointerpretation (3D) was carried out in the three scales of aerial photographs in analogical format thus allowing mapping of Araucária crowns individually or in groups. The results of the photointerpretations were compared among each other by using ten test areas taking into account the polygons (crowns) area delineation, similarity in the shape of the polygons and the number of polygons. The results pointed out a similarity in the shape of the polygons in the three different scales; the number of polygons were 1408, 1198 and 766 for individual or grouped Araucária crowns. Araucária crowns covered 21.32%, 25.59% and 24.54% of the forest for the scales 1:4.000; 1:2.000 and 1:1.000 respectively. Next, the 1:4.000 aerial photographs were used for a more detailed mapping of Araucária crowns in the high resolution IKONOS-2 image. With the bands of the satellite image, it was carried out the color composite RGB and the false color composite NIR/R/G, enhancements, georeferencing and registration of the uncontrolled mosaic of scale 1:4.000 with the satellite image and the segmentation based on the algorithm of growing regions. Then, a visual interpretation (2D) was carried out, on the IKONOS-2 image, in the same ten test areas used before for comparison of photointerpretations. The interpreted polygons area in the IKONOS- 2 image was on average 47% larger than that from aerial photographs. The segmentation was performed in an area of approximately 246 ha, similar to the area of the uncontrolled mosaic in scale 1:4.000, where 60 pairs of thresholds, in the sets of color composites RGB and IR/R/G, were evaluated. The pair of thresholds 20 - 100 in the color composite RGB and 40 - 150 in the false-color composite NIR/R/G were the ones that come closer to the referential (delineation in scale 1:4.000) but presented a higher value of Araucária crowns area.