Núcleo de Ensino, Pesquisa e Inovação (NEPIN) Cursos de Pós-Graduação e Extensão

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1 Núcleo de Ensino, Pesquisa e Inovação (NEPIN) Cursos de Pós-Graduação e Extensão

2 Inventário Florestal com Sistema de Informação Geográfica (GIS) e Geoestatística Autor Marcelo Carvalho de Miranda Graduação em Engenharia Florestal, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ), Itaguaí, Especialização em Manejo de Florestas Nativas e Plantadas, Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, Mestrado em Ciência do Solo e Qualidade Ambiental, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB), Cruz das Almas, Especialização em Geotecnologias: Soluções de Inteligência Geográfica, Faculdade Escola de Engenharia de Agrimensura (EEA), Salvador, Sócio-gerente e Responsável Técnico da Flora Nativa Projetos Ltda., constituída para atividades de apoio à produção florestal, principalmente em Silvicultura, Solos, Geoprocessamento, Inventário Florestal, Estudos de Impacto Ambiental e Licenciamento Ambiental, Cruz das Almas, desde 1999 até hoje. Executor Flora Nativa Projetos Ltda., Cruz das Almas, Bahia. Palavras chave: dendrometria, silvimetria, levantamento florestal, manejo florestal.

3 Inventário Florestal com Sistema de Informação Geográfica (GIS) e Geoestatística Módulos Módulo 1 Visão Geral Módulo 2 Sistema de Informação Geográfica (GIS) Módulo 3 Projeto Módulo 4 Amostragem Módulo 5 Dendrometria Módulo 6 Especificações do Inventário Florestal Módulo 7 Mensuração Módulo 8 Geoprocessamento da Mensuração Módulo 9 Estatística e Geoestatística Módulo 10 Mapa e Relatório

4 Inventário Florestal com Sistema de Informação Geográfica (GIS) e Geoestatística Módulo 1 Visão Geral Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Inventário Florestal; Sistema de Informação Geográfica (GIS); Amostragem; Dendrometria; Estatística descritiva; Geoestatística; Planejamento e especificações Fatores de influência Características da floresta: ambiente, genética florestal e origem da floresta Objetivos do Inventário Florestal Condições de execução; Especificações do Inventário Florestal; Conclusão.

5 Módulo 1 Visão Geral

6 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Inventário Florestal Inventário Florestal é um processo para a geração de informações sobre uma população florestal, a partir da mensuração de dados, frequentemente, estimando a produção de madeira dos troncos das árvores em uma área delimitada (KÖHL, MAGNUSSEN e MARCHETTI, 2006 e SOARES, PAULA NETO e SOUZA, 2012). População florestal Mensuração de dados Estimativa de produção de madeira

7 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Sistema de Informação Geográfica (GIS) Sistema de Informação Geográfica (GIS) é um conjunto de ferramentas computacionais que permitem realizar análises complexas ao integrar dados de diversas fontes e ao criar bancos de dados georreferenciados (espaciais) (CÂMARA, MONTEIRO e DAVIS, 2001).

8 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Sistema de Informação Geográfica (GIS) Informações geográficas são aquelas que possuem uma localização na paisagem, representadas por coordenadas X, Y e Z. As informações geográficas do Inventário Florestal são importantes para a delimitação da população florestal, para a amostragem e para a extrapolação dos resultados. Podem estar disponíveis em dados primários ou secundários, em mapa ou imagem, em formatos impresso ou digital, em arquivos nos formatos CAD, ESRI shape, kml, gpx, csv, txt e outros. Também, deve verificar-se a disponibilidade de outras informações complementares, tais como o uso da terra, a hipsometria, a hidrografia, as estradas, os sistemas de coordenadas, de projeção e de referência, a escala cartográfica, o método do mapeamento e a resolução do pixel da imagem.

9 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Amostragem População sob o aspecto estatístico: é um grupo de indivíduos que serão estudados, podendo ser mais de uma espécie; População sob o aspecto ecológico: é um grupo de indivíduos da mesma espécie; Amostra: é a parte da população que irá representá-la; Amostragem: é o processo de instalação da amostra. Estatística Ecologia Espécie População Comunidade

10 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Amostragem Amostragem casual simples Exemplo 1: uma população (estrato) com uma área de 13,8590 ha, com uma amostra de 30 unidades e densidade de 0,46 ha un-1 poparea densidade= nsu Poparea:área da população Nsu: número de unidades de amostra Todas as unidades tem a mesma probabilidade de ocorrer; Adequada para população pequena e homogênea; Dificuldade para a alocação; Cobertura heterogênea.

11 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Amostragem Amostragem sistemática simples Exemplo 2: uma população (estrato) de 13,8590 ha, amostra com 30 unidades, densidade de 0,46 ha un-1 e distância da grade regular (RGD) de 68 m. RGD= densidade Permite mapeamento do terreno; Adequada para pós estratificação e interpolação; Facilidade para a alocação; Cobertura homogênea.

12 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Amostragem Amostragem casual estratificada Exemplo 3: duas populações (estratos) de 5,055 ha e 8,121 ha, amostra com 30 unidades em cada uma e densidade de 0,17 ha un-1 e 0,27 ha un-1 Estratos mais homogêneos; Amostra maior e densidade menor; Mesmas características da amostragem casual simples; Cobertura heterogênea.

13 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Amostragem Amostragem sistemática estratificada Exemplo 4: duas populações (estratos) de 5,055 ha e 8,121 ha, amostra com 30 unidades em cada uma e densidade de 0,17 ha un-1 e 0,27 ha un-1 e distância de grade regular de 41 m e 52 m Permite mapeamento do terreno de cada estrato; Adequada para a interpolação em cada estrato; Estimativas mais precisas para cada estrato; Cobertura homogênea.

14 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Dendrometria A dendrometria é a ciência que estuda as medições das árvores, principalmente, o diâmetro, a altura, a área basal, e o volume, através de medições diretas, indiretas, estimativas e correlações entre as variáveis (SCOLFORO e MELLO, 1997; SCOLFORO e FIGUEIREDO FILHO, 1998; KÖHL, MAGNUSSEN e MARCHETTI, 2006; WEST, 2009; e SOARES, PAULA NETO e SOUZA, 2012).

15 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Estatística Descritiva A análise da estatística descritiva inicia com as medidas de tendência central sobre a variável de interesse. Contagem dos valores; Erro padrão da média; Mínimo; Erro absoluto da média; Mediana; Erro relativo da média; Média; Intervalo de confiança. Máximo; Variância; Desvio padrão; Coeficiente de variação; Distribuição de frequência;

16 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Estatística Descritiva A estatística paramétrica, pressupõe que os erros são independentes, com a distribuição normal, o modelo matemático é linear e aditivo, e a variância homogênea entre os erros (ZIMMERMANN, 2014). Análise de normalidade: Gráfico, assimetria, curtose e testes de normalidade.

17 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Geoestatística A estatística paramétrica, pressupõe a normalidade, a casualização e a repetição dos dados, só que isso não garante a independência entre as unidades de amostra, quando existir dependência espacial entre as variáveis observadas (VIEIRA, 2000). Desta forma, pode utilizar-se a Geoestatística, desenvolvida por Krige (1951) e aperfeiçoada pela Teoria das Variáveis Regionalizadas de Matheron (1971), considerando-se a distância entre as unidades de amostra e verificando-se a autocorrelação espacial entre elas. A Geoestatística permite analisar a variabilidade espacial de atributos dendrométricos, pedológicos e fisiográficos, assim como ajustarem-se modelos de regressão espacial que estimem os valores com maior precisão do que a estatística paramétrica (ANDRADE, 2013; CARVALHO et al., 2002; HENGL, 2009; KANEGAE JR., 2007; LIMA et al., 2010; MELLO, 2004; MELLO et al., 2006; ODA-SOUZA et al., 2008; PEREIRA et al., 2011; RUFINO et al., 2006; SILVA et al., 2009).

18 Conceitos Gerais e Fundamentos Técnicos Geoestatística Amostragem sistemática Variograma com resultado da equação escolhida para a análise da dependência espacial com efeito pepita (nugget) e alcance (range) Resultado da interpolação espacial pelo método da krigagem

19 Planejamento e especificações Fatores de influência Os fatores de influência no processo são: As características da floresta; Os objetivos do inventário; e As condições de execução.

20 Planejamento e especificações Características da floresta As características da floresta, para o planejamento do Inventário Florestal, são a expressão da interação entre: O ambiente; A genética florestal; e A origem da floresta.

21 Planejamento e especificações Características da floresta: ambiente As características da floresta, relacionadas ao ambiente, para o planejamento do Inventário Florestal, são: O clima, classificado de acordo com Köppen e Geiger (1928) ou Thornthwaite e Mather (1957); A fisiografia, classificada de acordo com o Manual Técnico de Geomorfologia (INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA, 2009); e O solo, classificado de acordo com o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA, 2013).

22 Planejamento e especificações Características da floresta: genética florestal As características da floresta, relacionadas a genética florestal, para o planejamento do Inventário Florestal, são: O genótipo que contém as características intrínsecas da espécie; A taxonomia que classifica as espécies pela morfologia, a anatomia comparada e a filogenética; e A fitoecologia que classifica a vegetação de acordo com o Manual Técnico da Vegetação Brasileira (INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA, 2012), levando em conta a hierarquia fitossociológica e a pesquisa ecossistemática.

23 Planejamento e especificações Características da floresta: origem da floresta As características da floresta, relacionadas a origem da floresta, para o planejamento do Inventário Florestal, são: As florestas naturais, heterâneas, que podem ser originais, de regeneração ou de produção ; e As florestas plantadas, equiâneas, que podem ser nativas ou exóticas, de produção ou de recuperação ambiental.

24 Planejamento e especificações Objetivos do Inventário Florestal Os objetivos do Inventário Florestal, para o planejamento, podem ser: Estimar a produção de madeira em volume ou peso, no presente ou no futuro, momentânea ou contínua; Indicar as taxas de crescimento; Subsidiar as práticas do manejo florestal; Valorizar o ativo florestal; Contribuir para os planejamentos estratégicos dos produtores ou consumidores; Analisar a capacidade produtiva dos sítios florestais; Quantificar a fixação de carbono; Avaliar a sustentabilidade da produção; Cumprir os regulamentos para a autorização de supressão de vegetação nativa e exploração sob o regime de plano de manejo florestal sustentado; Estudar a fitossociologia e a ecologia florestal; Conhecer os processos de regeneração natural; Viabilizar a conservação dos recursos naturais; e Elaborar e executar as políticas públicas, etc.

25 Planejamento e especificações Condições de execução As condições de execução, para o planejamento do Inventário Florestal, devem considerar os prazos, os recursos necessários e os disponíveis, tais como, o pessoal, os equipamentos, o financeiro, a infraestrutura e a logística. A valoração do empreendimento, também. As informações disponíveis são condição importante, entre elas, documentos do imóvel, mapas, imagens de sensoriamento remoto, acesso ao local, pessoa que conheça o local, etc.

26 Planejamento e especificações Especificações do Inventário Florestal As especificações do Inventário Florestal são: Sistema de amostragem; Forma e dimensões da unidade de amostra; Tamanho da amostra inicial; Distância da grade regular; Métodos de alocação das unidades de amostra; Diâmetro a altura do peito (DAP) mínimo de medição; Diâmetro mínimo de aproveitamento comercial; coleta de dados; Altura máxima estimada; medição das árvores; Área de cada população ou estrato. cálculo do volume dos troncos; Erro máximo percentual da amostra; Probabilidade do intervalo de confiança; Intensidade amostra inicial; Coeficiente de variação inicial;

27 Conclusão As características espaciais do Inventário Florestal, associadas a crescente disponibilidade de dados georreferenciados, em formato digital, e a ampla disponibilidade de poderosos sistemas de informação geográfica (GIS) permitem, conjuntamente, a realização de análises geoespaciais. Muitas vezes, as análises do Inventário Florestal precisam ser cruzadas com as informações do solo, da fauna, das populações residentes no entorno, de pragas ou doenças, de fenômenos naturais, incêndios, ações antrópicas, etc. A integração dessas ferramentas tecnológicas, com o Inventário Florestal, podem contribuir para o gerenciamento da sustentabilidade dos ecossistemas florestais.

28 REFERÊNCIAS ANDRADE, M. C. R. DE. Proposta de redução de custos em inventários florestais por meio do uso de técnicas de geoprocessamento. BAHIA. Lei No , de 20 de dezembro de Dispõe sobre a Política de Meio Ambiente e de Proteção à Biodiversidade do Estado da Bahia e dá outras providências. Diário Oficial do Estado, 21. dez Salvador: DOE. BAHIA. Decreto No , de 02 de junho de Regulamenta a gestão das florestas e das demais formas de vegetação do Estado da Bahia, a conservação da vegetação nativa, o Cadastro Estadual Florestal de Imóveis Rurais - CEFIR, e dispõe acerca do Programa de R. Diário Oficial do Estado, BRASIL. Conselho Nacional do meio Ambiente - CONAMA. Resolução N o 5, 04 mai Define vegetação primária e secundária nos estágios inicial, médio e avançado de regeneração da Mata Atlântica em cumprimento ao disposto no artigo 6o. do Decreto 750, de 10 de fev. Diário Oficial da União, Brasília, DF. BRASIL. Lei No , de 25 de maio de Dispõe sobre a proteção da vegetação nativa; altera as Leis nos 6.938, de 31 de agosto de 1981, 9.393, de 19 de dezembro de 1996, e , de 22 de dezembro de 2006; revoga as Leis nos 4.771, de 15 de setembro de. Diário Oficial da União, 26. maio Brasília, DF: DOU. CÂMARA, G.; MONTEIRO, A. M.; DAVIS, C. Geoprocessamento : Teoria e Aplicações.. CARVALHO, J. R. P. DE; SILVEIRA, P. EDR. M. DA; VIEIRA, S. R. Geoestatística na determinação da variabilidade espacial de características químicas do solo sob diferentes preparos. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 37, n. 8, p , EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 3o ed. Brasília, DF: Embrapa, HENGL, T. A practical guide to geostatistical mapping.. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Manual Técnico de Geomorfologia. 2o ed. Rio de Janeiro: IBGE, INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Manual Técnico da Vegetação Brasileira. Rio de Janeiro: IBGE, 2012.

29 REFERÊNCIAS KANEGAE JR., H.; MELLO, J. M. DE; SCOLFORO, J. R. S.; OLIVEIRA, A. D. DE. Avaliação da continuidade espacial de características dendrométricas em diferentes idades de povoamentos clonais de Eucalyptus sp. Revista Árvore, v. 31, n. 5, p , Viçosa. KÖHL, M.; MAGNUSSEN, S.; MARCHETTI, M. E. Sampling methods, remote sensing and GIS multiresource forest inventory KÖPPEN, W.; GEIGER, R. Klimate der Erde. Gotha: Verlag Justus Perthes, KRIGE, D. G. A statistical approach to some basic mine evaluation problems on the Witwatersrand. J. South Afr. Inst. Mining Metal., v. 52, p , LIMA, C. G. DA R.; CARVALHO, M. DE P. E; NARIMATSU, K. C. P.; SILVA, M. G. DA; QUEIROZ, H. A. DE. Atributos físico-químicos de um Latossolo do Cerrado e sua relação com características dendrométricas do eucalipto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 34, p , MATHERON, G. The theory of regionalized variables and its applications. Les Cahiers du Centre de Morphlogie Mathematique, v. 5, p. 218, Paris: École Nationale SSupérieure des Mines de Paris. MELLO, J. M. DE. Geoestatística aplicada ao inventário florestal. Tese de Doutorado em Recursos Florestais, com opção em Silvicultura e Manejo Florestal, Piracicaba, MELLO, J. M. DE; OLIVEIRA, M. S. DE; BATISTA, J. L. F.; JUSTINIANO JR., P. R. J.; KANEGAE JR., H. Uso do estimador geoestatístico para predição volumétrica por talhão. Floresta, v. 36, n. 2, p , ODA-SOUZA, M.; BARBIN, D.; RIBEIRO JÚNIOR, P. J.; STAPE, J. L. Aplicação de métodos geoestatísticos para a indentificação de dependência espacial na análise de dados de um ensaio de espaçamento florestal em delineamento sistemático tipo leque. Rev. Árvore, v. 32, n. 3, p , PEREIRA, J. C.; MOURÃO, D. A. C.; SCALET, V.; SOUZA, C. A. M. DE. Comparação entre modelos de relação hipsométrica com e sem componente espacial para Pinus sp. na FLONA Ipanema - SP. Scientia Florestalis, v. 39, n. 89, p , ROCHA, C. H. B. Geoprocessamento: tecnologia transdisciplinar. Juiz de Fora: Ed. do Autor, 2000.

30 REFERÊNCIAS RUFINO, T. M. C.; THIERSCH, C. R.; FERREIRA, S. O.; KANEGAE JR., H.; FAIS, D. Uso da geoestatística no estudo da relação entre variáveis dendrométricas de povoamentos de Eucalyptus sp. e atributos do solo. Ambiência, v. 2, p , Guarapuava. SCOLFORO, J. R. S.; FIGUEIREDO FILHO, A. Biometria florestal: Medição e volumetria de árvores. Lavras: UFLA/FAEPE, SCOLFORO, J. R. S.; MELLO, J. M. DE. Inventário Florestal. Lavras, MG: UFLA/FAEPE, SILVA, L. G. DA; MENDES, I. DE C.; REIS JR., F. B. R.; et al. Atributos físicos, químicos e biológicos de um Latossolo de Cerrado em plantio de espécies florestais. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 44, n. 6, p , SOARES, C. P. B.; PAULA NETO, F. DE; SOUZA, A. L. DE. Dendrometria e Inventário Florestal. 2o ed. Viçosa, MG: UFV, THORNTHWAITE, C. W.; MATHER, J. R. Instructions and tables for computing potential evapotranspiration and the water balance. Publicatio ed. NJ: Drextel Institute of Techinology, Laboratory of Climatology, VIEIRA, S. R. Geoestatística em estudos de variabilidade espacial do solo. (C. E. G. R. Novais, R. F.; Alvarez V., V. H.; Schaefer, Org.)Tópicos em Ciência do Solo, v. 1, p. 1 54, Viçosa: SBCS. WEST, P. W. Tree and Forest Measurement. Springer, ZIMMERNANN, F. J. P. Estatística aplicada à pesquisa agrícola. 2. ed. Brasília, DF: Embrapa, 2014.

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