info:eu-repo/semantics/article
Canopy Height Model Generation from Historical Images for Monitoring of Regeneration in Atlantic Rain Forest
Geração de Modelo de Altura de Árvore Usando Imagens Aéreas Históricas para o Monitoramento da Regeneração em Floresta Tropical de Mata Atlântica
Registro en:
10.11137/2019_4_206_218
Autor
Berveglieri, Adilson
Imai, Nilton Nobuhiro
Tommaselli, Antonio Maria Garcia
Martinez, Beatriz Fabretti
Institución
Resumen
3D reconstruction of forest canopy for retrospective studies over time is possible from historical aerial photographs using modern photogrammetric algorithms. This enables the structural change analysis in forested areas and the conservation or regeneration monitoring in degraded areas. In this context, the article presents an application of photogrammetric techniques (combined with a terrain model derived from a LASER point cloud) to generate tree height models. Two height models, one dating from 1978 and another from 2017, were produced to evaluate the regeneration of an Atlantic Rainforest forest. A segmentation based on superpixels was made in both heights models to subdivide the canopy into homogeneous regions (coincident between the two dates). A local statistical analysis was conducted based on a classification in three levels of heights, which was validated with data of field. As a result, it was found that deforested areas are regenerating; however, such areas present difficulties to grow to the highest canopy. The error in height, estimated in the historical surface model, was 0.55 m, which is acceptable for forest studies and is comparable to results obtained in boreal forests. A reconstrução 3D do dossel de florestas para estudos retrospectivos em longas datas é possível a partir de fotografias aéreas históricas, usando modernos algoritmos fotogramétricos. Isto permite a análise de mudanças estruturais em florestas e o monitoramento do status de conservação ou de regeneração em áreas degradadas ao longo do tempo. Nesse contexto, este artigo realiza a aplicação de técnicas fotogramétricas, combinadas com um modelo de terreno, obtido pelo processamento de uma nuvem LASER, para a geração de modelos de alturas de árvores. Dois modelos, um datado de 1978 e outro de 2017, foram produzidos para avaliar a regeneração de uma floresta tropical de Mata Atlântica. Em seguida, uma segmentação em superpixels foi feita em ambos os modelos de alturas para formar sub-regiões homogêneas no dossel, coincidentes entre as duas datas, e permitir análises estatísticas locais, viabilizando uma classificação em três níveis de altura, a qual foi validada com dados de campo. Como resultado, verificou-se que as áreas desmatadas estão se regenerando, porém apresentam dificuldades para atingir o dossel mais alto. O erro estimado em altura no modelo de superfície histórico foi de 0,55 m, o que é aceitável para os estudos em floresta e é comparável aos resultados obtidos em floresta boreal.