UTILIZAÇÃO DE APLICATIVO TELEMÓVEL PARA MEDIÇÃO DA ALTURA TOTAL DE ÁRVORES

Transcrição

1 UTILIZAÇÃO DE APLICATIVO TELEMÓVEL PARA MEDIÇÃO DA ALTURA TOTAL DE ÁRVORES Rodrigo Lacerda Brito Neto ( ¹ ), Patrícia Anjos Bittencourt Barreto ( ² ), Wilmerson Bernardino Prado (1). (1) Graduando em Engenharia Florestal da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB) (lacerdadm@hotmail.com); (2) Professora Doutora do curso de Engenharia Florestal da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia - UESB, Estrada do Bem Querer, Km 4, (77) Vitória da Conquista BA (patriciabarreto@uesb.edu.br). RESUMO A medição de altura em árvores é um procedimento de suma importância no manejo florestal. Existem diversos métodos para medição da altura, que podem ser classificados como diretos e indiretos. Dentre os métodos indiretos, no mercado estão disponíveis diversos aparelhos que podem ser utilizados para medição da altura, sendo o custo um fator determinante na escolha. O objetivo desse trabalho foi comparar as alturas obtidas por um aplicativo de smartphone (Smart Measure) com alturas obtidas por hipsômetros trigonométricos (Suunto, Haglof e Vertex IV), utilizando como referência a altura real de árvores abatidas de Eucalyptus urophylla. Os resultados mostraram que não houve diferenças significativas entre as médias obtidas pelos instrumentos testados entre si e em relação a altura real. A análise de resíduos mostrou menor erro médio e distribuição mais uniforme dos resíduos do aplicativo telemóvel Smart Measure versão 1.6, indicando que este pode ser utilizado em substituição a hipsômetros convencionais (hipsômetro clinômetro Suunto PM , hipsômetro clinômetro eletrônico Haglof e Vertex IV) para medição de altura total de árvores em povoamentos florestais situados em terrenos planos. Palavras-chave: smartphone, hipsômetro, silvicultura. INTRODUÇÃO A altura da árvore constitui-se em um importante dado para obtenção do volume individual, que determina a quantidade e tipos de produtos florestais a serem extraídos. Além disso, segundo Soares et al. (2011), quando em conjunto com a informação da idade do indivíduo, a altura torna-se uma variável importante para a determinação da qualidade de um local para produção de madeira. De acordo com Machado & Figueiredo Filho (2009), a altura total de uma árvore pode ser definida como a distância do nível do solo até o topo da árvore, ao longo de seu eixo principal. Existem diversos métodos para medição das alturas, desde métodos expeditos como a estimação a olho nu até instrumentos com tecnologia a laser e ultrassom. Os métodos que fornecem dados mais confiáveis são citados por Silva & Neto (1979), que os classificam como métodos diretos (aqueles que as medidas são tomadas diretamente na árvore, como por meio de trenas, réguas telescópicas ou derrubada da árvore) e métodos indiretos (aqueles onde a obtenção da medida é realizada via hipsômetros, gerando alturas estimadas). Quando comparado com os métodos diretos, os indiretos possuem a vantagem de serem mais práticos, exigindo um menor esforço do operador e uma maior eficiência na relação medições/tempo,

2 fator imprescindível para diminuição dos custos em um inventário florestal. Tais características demonstram o potencial de uso dos hipsômetros, que constituem os aparelhos para medir alturas mais utilizados no meio florestal (Gonçalves et al., 2009). Os hipsômetros são baseados em dois princípios, o geométrico, em que os dados são obtidos a partir da relação entre triângulos semelhantes, e o trigonométrico, que se fundamenta em relações angulares. Para estes últimos, é fundamental conhecer a distância horizontal do observador à árvore bem como a declividade do terreno. De modo geral, os instrumentos construídos com base no princípio trigonométrico apresentam estimativas mais confiáveis do que os de princípio geométrico (Bruce & Schumacher, 1950; Prodan, 1965; Husch et al. 1982; Pardé & Bouchon, 1988). Existem diversos hipsômetros trigonométricos no mercado, com tecnologias diferenciadas, tendo o custo como um fator determinante na escolha. Aparelhos mais sofisticados como os mais modernos da linha Vertex combinam tecnologia a laser com ultrassom permitindo a medição das alturas a diferentes distâncias (mesmo em vegetações densas) e ainda os ângulos de terrenos. Todavia, aparelhos de custo elevado tornam-se inviáveis para diversos consumidores, como profissionais autônomos ou de empreendimentos florestais de pequeno porte. Atualmente a tecnologia de aplicativos telemóveis dos smartphones tem se mostrado uma ferramenta prática, de baixo custo e de alta disponibilidade em diversos segmentos. Por meio de componentes avançados de hardware diversas ferramentas físicas têm sido substituídas por programas e, assim, já é possível utilizar o aparelho smartphone como bússola, detector de metais, GPS, bem como para medir comprimento, ângulo, inclinação, distancia, altura, largura e área. O princípio de funcionamento destes aplicativos baseia-se na utilização de dois componentes do hardware, o giroscópio e o acelerômetro, encontrados na maioria dos smartphones atualmente. O giroscópio permite que o telemóvel avalie e determine sua direção e orientação e, por meio do princípio da inércia, possibilita medir a rotação e o movimento angular. Em complemento, os acelerômetros permitem medir a aceleração do aparelho, bem como seu ângulo de inclinação. De forma combinada, esses dois componentes oferecem as características encontradas nos hipsômetros trigonométricos físicos, porém com um custo bem mais acessível, especialmente por estarem contidos em um aparelho multifuncional como o smartphone. Mesmo diante dessa real possibilidade, ainda existe uma escassez de estudos científicos que avaliem a viabilidade de substituição dos aparelhos físicos por softwares telemóveis para medição de altura total de árvores. De acordo com Machado & Figueiredo Filho (2009), dentre vários aparelhos de medição, aquele que apresenta o menor erro padrão ao medir repetidas vezes um mesmo objeto é considerado como sendo o mais preciso. Para Husch et al. (1982), esta precisão em mensuração florestal, em geral, expressa o grau de concordância entre valores numa série de medidas. Posto isto, o objetivo desse trabalho foi comparar alturas obtidas por um aplicativo de smartphone (Smart Measure) com alturas obtidas por hipsômetros trigonométricos (Suunto, Haglof e Vertex IV), utilizando como referência a altura real de árvores abatidas de Eucalyptus urophylla. MATERIAL E MÉTODOS Local de estudo Os dados empregados foram provenientes de um plantio homogêneo de Eucalyptus urophylla S. T. Blake, oriundo de mudas seminais, estabelecidas em fileiras duplas (espaçamento de 2,5 m x 3,0 m), com 6 m de espaçamento entre fileiras. O plantio possui cerca de 15 anos de idade e está localizado na área experimental da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia, campus de Vitória da Conquista BA. A região tem relevo plano a levemente ondulado, com altitude de 839 m. O clima é o do tipo Cwb, segundo a classificação de Köppen, clima tropical de altitude. A temperatura média anual é de 21ºC

3 e a precipitação varia entre 700 e 1100 mm anuais. O solo pertence à classe Latossolo Amarelo Distrófico. Obtenção e análise dos dados Foi analisado um total de 29 árvores, que tiveram suas alturas totais mensuradas primeiramente pelo método indireto, com o uso de quatro medidores de altura: a) aplicativo de smartphone Smart Measure (versão 1.6); b) hipsômetro clinômetro Suunto PM ; c) hipsômetro clinômetro eletrônico Haglof; e d) hipsômetro Vertex IV. Em seguida, as árvores foram derrubadas e mensuradas pelo método direto, obtendo-se a altura total com auxílio de uma trena. Para todos os instrumentos, exceto para o Vertex IV, as distancias horizontais foram fixadas em 15 m com auxílio de uma trena. Uma breve descrição das principais características dos instrumentos utilizados para medição indireta está apresentada a seguir: a) Aplicativo Smart Measure (versão 1.6) É um aplicativo gratuito para sistema operacional Android desenvolvido pela Smart Tools Corporation que possibilita a medição de distância horizontal e altura. A interface constitui-se de uma mira central onde os valores de distância são mostrados no canto direito. Suas configurações possuem funções de calibração manual e automática, além de um manual de instruções. Cabe salientar que trata-se de um aplicativo criado para medir distancia em terrenos de baixa declividade e, portanto, à medida que aumenta-se a declividade aumenta-se o erro na altura total. O aparelho telemóvel que continha o aplicativo Smart Measure, utilizado neste estudo, foi o smartphone Samsung Galaxy Y (S5360), que possuía câmera de 2 megapixels, tela de 3,0 polegadas com resolução de 240 x 320 pixels. b) Hipsômetro clinômetro Suunto - instrumento analógico de princípios trigonométricos. Opera com distancias horizontais fixas de 15 m e 20 m, para qualquer outra distância é preciso realizar conversões indicadas na parte traseira do instrumento. c) Hipsômetro clinômetro eletrônico Haglof - é um instrumento digital de princípios trigonométricos que possibilita a medição de ângulos/inclinação e altura de objetos a qualquer distância. O próprio aparelho realiza os cálculos para terrenos não planos. d) Hipsômetro Vertex IV - instrumento digital de princípios trigonométricos que possibilita a mensuração da distância horizontal, de ângulos/inclinação e altura de objetos à qualquer distância. Funciona através de sinais ultrassonoros que são emitidos do aparelho para o transponder, e neste ele é amplificado e retransmitido. De acordo com a velocidade de envio e recepção, o aparelho calcula a distância, que, juntamente com a função de clinômetro, possibilita a obtenção de alturas até em florestas mais densas. O próprio instrumento realiza os ajustes para terrenos declivosos. Com propósito de verificar a eficiência do aplicativo telemóvel Smart Measure em relação aos demais instrumentos empregados para a estimativa da altura de cada árvore, tendo como referência o método direto (altura real), os dados obtidos foram submetidos a análise de variância, como em delineamento inteiramente casualizado, com cinco tratamentos (aplicativo Smart Measure, Suunto, Haglof, Vertex IV e método direto) e 29 repetições. De forma complementar, procedeu-se o desdobramento dos tratamentos para comparação de médias, utilizando o teste t para dados pareados a 1% de significância, teste tradicionalmente utilizado quando se deseja examinar se uma nova técnica de predição é igual ou pode substituir uma já existente, conforme adotado por Rezende et al. (2006). Neste teste o referencial inicial do pareamento foi o método direto, com o qual todos os outros métodos foram comparados. Todas as análises estatísticas foram realizadas empregando-se o programa Minitab versão 17. Também foi realizada a análise de resíduos a partir do cálculo do erro em porcentagem (E%) de todos os instrumentos utilizados em relação a altura real. Dessa forma, quanto mais próximo de 0 o valor do E%, maior a precisão do instrumento. A expressão (1) descreve o cálculo realizado para obtenção do E%.

4 Onde: E% = Erro em porcentagem; Hreal = Altura real, medida pelo método direto; Hhips = Altura obtida através do instrumento hipsométrico. RESULTADOS E DISCUSSÃO A média das medidas de altura total, obtidas pelo método direto, foi de 16,71 m. Pelo método indireto, as alturas totais médias variaram entre 16,28 (Smart Measure) e 17,184 m (Suunto (Tabela 1). Com base no desvio padrão e coeficiente de variação, a maior variação foi observada nos dados obtidos pelo Vertex IV, enquanto a menor ocorreu com o uso do Smart Measure. No caso do Vertex IV, é possível que a maior variação observada esteja relacionada com a variação das distancias horizontais empregadas no momento da coleta dos dados. Os demais tratamentos apresentaram variação intermediária, com coeficientes de variação de 11,04% (método direto), 11,770% (Suunto) e 12,200% (Haglof). Tabela 1. Amplitude e variação das alturas totais obtidas pelo método direto e indireto, com uso de quatro diferentes instrumentos. Tratamento Média Desvio Padrão CV(%) Direto 16,729 a 1,848 11,040 Suunto 17,184 a 2,023 11,770 Vertex IV 17,176 a 2,375 13,820 Haglof 17,124 a 2,089 12,200 Smart Measure 16,276 a 1,721 10,580 Médias seguidas da mesma letra na coluna não diferem entre si pelo teste de t a 1% de significância. Conforme análise de variância apresentada na Tabela 2, não foram encontradas diferenças significativas entre as alturas estimadas por meio dos diferentes instrumentos e destas em relação ao método direto, evidenciando desempenho satisfatório dos instrumentos na estimação da altura. Tabela 2. Valores referentes à análise de variância dos diferentes tratamentos para medição de altura. FV GL SQ QM F calc. F crít. Valor-P Tratamento 4,00 18,14 4,54 1,11 3,46 ns 0,36 Resíduos 140,00 573,23 4,09 Total 144,00 591,37 GL = Graus de Liberdade, SQ = Soma de Quadrados, QM = Quadrado médio, F calc. = F calculado, F crít. = F crítico, ns = não significativo. Mesmo não havendo diferenças entre os tratamentos, procedeu-se o teste de t, com objetivo de corroborar a análise de variância (Tabela 1), o que pode ser melhor visualizado na Figura 1, que apresenta os intervalos de confiança das médias pareadas. Nenhum intervalo de confiança excluiu a linha central, constatando que não houve diferença significativa entre as diferenças das médias pareadas. Jesus et al. (2012), avaliando a eficiência de hipsômetros na estimação da altura total de árvores de um povoamento clonal do híbrido Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis, também não encontraram variação significativa entre as médias das alturas obtidas pelos aparelhos Vertex, hipsômetro Haga e Suunto, quando comparados com a altura real das árvores abatidas. Esses

5 resultados demonstram que a escolha de um aparelho mais sofisticado e de custo elevado, como o Vertex ou Vertex IV, deve ser alicerçada na finalidade do uso, uma vez que a precisão observada indica que estes instrumentos podem ser substituídos por outros de custo mais baixo, sem comprometer a consistência dos dados obtidos. Figura 1. Intervalos de confiança das diferenças das médias pareadas dos tratamentos para medição de altura. Os valores médios dos erros em porcentagem (E%) para os diferentes aparelhos hipsométricos, em relação a altura real, mostraram que o aplicativo Smart Measure obteve maior eficiência na estimativa da altura, apresentando o menor E% (2,37 %), enquanto o maior E% foi verificado no Suunto (- 2,85 %). A distribuição gráfica dos resíduos em relação à altura real não demonstrou tendências nítidas em nenhum dos instrumentos empregados (Figura 2), entretanto o aplicativo Smart Measure propiciou resíduos mais uniformemente distribuídos em relação à média, sendo, portanto, o mais apropriado para estimar a altura, podendo substituir os hipsômetros físicos para medição de altura em terreno plano. Tabela 4. Média dos erros (E%) dos instrumentos utilizados em relação ao método direto. Direto Suunto Vertex IV Haglof Smart Measure Erro (%)

6 Figura 2. Erros (%) comparados com a altura real para os aparelhos Suunto, Vertex IV, Haglof e aplicativo Smart Measure, utilizados na medição de altura. Estudos futuros devem ser realizados com intuito de avaliar também o impacto econômico da utilização do aplicativo Smart Measure ou aplicativos similares em substituição a instrumentos convencionais. Bem como verificar o impacto na estimativa do volume de madeira encontrado para cada aparelho. CONCLUSÕES O aplicativo telemóvel Smart Measure versão 1.6 apresenta precisão para a estimativa de altura total de árvores em povoamentos florestais de eucalipto situados em terrenos planos, podendo ser utilizado em substituição a hipsômetros convencionais (hipsômetro clinômetro Suunto PM , hipsômetro clinômetro eletrônico Haglof e Vertex IV) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRUCE, D.; SCHUMACHER, F.X. Forest mensuration. 1ª Edição. Toronto: McGraw Hill, p. GONÇALVES, D. A.; ELDIK, T. V.; POKORNY, B. O uso de dendrômetro a laser em florestas tropicais: aplicações para o manejo florestal na Amazônia. Revista Floresta, Curitiba, v. 39, n. 1, p , jan./mar HUSCH, B.; MILLER, C.I.; BEERS, T.W. Forest mensuration. 3ª Edição. New York: John Wiley & Sons, p. JESUS, C. M.; MIGUEL, E. P.; LEAL F. A.; IMAÑA ENCINAS, J. Avaliação de diferentes hipsômetros para medição da altura total em um povoamento clonal de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis. Enciclopédia Biosfera, Goiânia, v. 8, n. 15, p , MACHADO, S. A.; FIGUEIREDO FILHO, A. Dendrometria. 2ª Edição. Guarapuava: UNICENTRO, p.

7 PARDÉ, J.; BOUCHON, J. Dendrometrie. 2ª Edição. Paris: Ecole Nationale du Génie Rural, des Eaux et de Forêts, p. PRODAN, M. Holzmesslehre. Frankfurt am Main: J. D. Sauerländer's Verlag p REZENDE, A. V.; VALE, A. T.; SANQUETTA, C. R.; FIGUEIREDO FILHO, A.; FELFILI, J. M. Comparação de modelos matemáticos para estimativa do volume, biomassa e estoque de carbono da vegetação lenhosa de um cerrado sensu stricto em Brasília, DF. Scientia Forestalis, n. 71, p , SILVA, J.A.A., PAULA NETO, F. Princípios Básicos de Dendrometria. Recife, PE: UFRPE, p. SOARES, C. P. B.; NETO, F. P.; SOUZA, A. L. Dendrometria e Inventário Florestal. Viçosa, MG: Ed. UFV, p.