Detecção e extração de vegetação utilizando dados lidar: determinação de indivíduos e aglomerados - Barbosa, Lucas Jamiro (2017)
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.