Avaliação de dados SAR polarimétricos para estimativa volumétrica de florestas tropicais

• Ano de defesa: 2007
• Autor(a) principal: Fábio Guimarães Gonçalves
• Orientador(a): João Roberto dos Santos
• Banca de defesa: Corina da Costa Freitas, José Eduardo Macedo Pezzopane, David Fernandes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Sensoriamento Remoto
• País: BR
• Resumo em Inglês: In this study it was evaluated the potential of polarimetric synthetic aperture radar (PolSAR) data for the retrieval of timber volume over tropical forests, with sights to identify areas with potential for sustainable timber production. As a secondary focus, it was made a sensitivity analysis of the PolSAR data in detecting floristic and structural variations in a selectively logged tropical forest area. The work was carried out in the Tapajos National Forest using L-band data acquired by the SAR-R99B airborne sensor. Procedures such as antenna pattern correction, polarimetric calibration and absolute calibration were initially performed in the polarimetric data treatment. Multiple regression techniques were applied to find out the predictive efficacy of the PolSAR data on timber volume estimation. In such a way, ground measurements from conventional forest inventories were used to adjust first order models for timber volume prediction. The set of explanatory variables was comprised of polarimetric attributes based on radar power returns, and on phase information. The sensitivity analysis of the PolSAR data in detecting floristic and structural variations was accomplished based on target decomposition and co-polarized responses. The results suggested the most important attributes for the timber volume modeling were the HV backscattering coefficient, the volume scattering component of the Freeman decomposition, the HH-VV phase difference, and the polarimetric coherence. A set of independent data, used for the models validation, showed the mean error in the volume estimation was below 15\%. Thus, the results of this study confirm the hypothesis that L-band PolSAR data can be applied to quantify timber stocks in the Amazon forest with the same accuracy as that presented by conventional forest inventories. Concerning the sensitivity analysis, the applied techniques were not effective enough to detect the floristic and structural variability in the study area.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m17@80/2007/05.07.18.38

Neste estudo é feita uma avaliação do potencial de dados de radar de abertura sintética polarimétrico (PolSAR) para a estimativa volumétrica de florestas tropicais, com vistas à identificação de florestas potenciais para a produção sustentável de madeira. Como foco secundário, foi realizada uma análise de sensibilidade destes dados PolSAR às variações florístico-estruturais de áreas submetidas ao regime de exploração madeireira. O trabalho foi conduzido com dados adquiridos em banda L, pelo sensor aerotransportado SAR-R99B, sobre uma área experimental na região da Floresta Nacional do Tapajós. Procedimentos de correção do padrão da antena, calibração polarimétrica e calibração absoluta foram inicialmente executados no tratamento dos dados polarimétricos. Para se avaliar o relacionamento das variáveis PolSAR na estimativa volumétrica foi empregado o método estatístico de análise de regressão. Neste sentido, foi realizado o ajuste de modelos de primeira ordem para a predição do volume comercial de madeira por hectare, com a utilização de informações adquiridas em inventários florestais convencionais. O conjunto de variáveis explicativas incluiu uma série de atributos polarimétricos baseados tanto nas medidas de potência do radar, como na informação de fase da radiação retroespalhada. A análise de sensibilidade dos dados PolSAR às variações florístico-estruturais foi realizada com base numa técnica de classificação por decomposição de alvos e na geração de respostas de polarização paralela. Os resultados obtidos indicaram que os atributos mais importantes na modelagem volumétrica foram o coeficiente de retroespalhamento na polarização HV, a componente de espalhamento volumétrico da decomposição de Freeman, a diferença de fase HH-VV e a coerência polarimétrica. Um conjunto de dados independentes, utilizado na validação dos modelos obtidos, indicou que os erros médios na estimativa volumétrica foram inferiores a 15\%. Desta forma, os resultados obtidos neste estudo corroboram a hipótese de que dados PolSAR L podem ser utilizados para quantificar estoques de madeira na floresta amazônica, com acurácia compatível àquela obtida em inventários florestais convencionais. No que diz respeito à análise de sensibilidade, as técnicas empregadas não foram robustas o suficiente para detectar a variabilidade florístico-estrutural existente na área experimental.