Modelos de Altura de Dossel: Mapeando Alturas da Vegetação
Aprenda como os cientistas medem a altura das plantas usando tecnologia avançada.
Brady W Allred, Sarah E. McCord, Scott L. Morford
― 6 min ler
Índice
Modelos de Altura de Dossel (CHMs) são ferramentas usadas pra mostrar quão altas são as plantas e árvores em uma certa área. Imagina voar alto acima de uma floresta e olhar pra baixo; você veria um monte de verde, marrom, e talvez um pouco de cinza. Os CHMs ajudam a gente a entender esse emaranhado, dando uma visão clara das alturas das diferentes partes do ambiente. Eles são essenciais pra entender quanto carbono as árvores conseguem armazenar, como os habitats mudam e como gerenciar a terra pro futuro.
O que são Modelos de Altura de Dossel?
Modelos de Altura de Dossel medem a altura da Vegetação acima do solo. Eles ajudam cientistas e gestores de terras a ver quão altas são as árvores ou plantas em uma área. Esses modelos são criados principalmente usando uma tecnologia chamada LiDAR, que significa Detecção e Medição de Luz. Pense no lidar como uma lanterna de super-herói, iluminando pra baixo pra medir quão altas as coisas são, com base em quanto tempo a luz leva pra voltar.
Mas tem um porém: muitas medições de lidar vêm de aviões que só conseguem cobrir uma área pequena de cada vez. É como uma selfie bem focada que não mostra toda a festa. Pra ter uma visão melhor, os cientistas usam satélites que conseguem ver áreas maiores, mas perdem um pouco de detalhe. Então, enquanto um método dá uma imagem clara, o outro oferece uma visão mais ampla.
Combinando Forças pra Resultados Melhores
Pra conseguir o melhor dos dois mundos, cientistas juntaram diferentes tecnologias. Eles misturam Dados de lidar de satélites com imagens tiradas por outras câmeras ou até radar. Essa combinação permite ter uma visão mais completa do ambiente. Imagine tentando montar um quebra-cabeça—às vezes, você precisa da visão geral pra ver onde as peças se encaixam.
Usando esses dados combinados, os pesquisadores conseguiram criar modelos detalhados de altura de dossel pra grandes áreas ao redor do mundo.
A Importância das Terras de Pastejo
Enquanto muito trabalho foi feito pra entender florestas, as pastagens e outros espaços abertos conhecidos como terras de pastejo não receberam tanta atenção. Mesmo que as terras de pastejo cubram uma parte enorme da superfície da Terra, a medição da vegetação delas geralmente é deixada de lado. Essa falta de atenção não é legal, porque saber quão altas são as plantas nessas áreas é crucial pra gerenciá-las direitinho. Afinal, sem saber com o que você tá lidando, como pode cuidar disso?
As terras de pastejo podem ser bem caóticas, com várias plantas brigando por atenção. Pra obter boas medições, os cientistas precisam de modelos de altura de dossel detalhados que reflitam essa mistura de vegetação.
Coletando os Dados
Pra criar um conjunto completo de modelos, os cientistas usaram dados do US Geological Survey coletados entre 2014 e 2023. Eles pegaram dados de várias partes dos Estados Unidos, focando em áreas onde terras de pastejo são comuns, mas incluindo outros tipos de terra também. Eles se certificarão de pegar uma boa amostra de locais pra garantir que cada tipo de cobertura do solo importante recebesse uma atenção.
Esse processo não foi sem desafios. Às vezes, os dados não estavam disponíveis, ou a área estava muito cheia de plantas, o que dificultava uma leitura clara. Eles precisavam garantir que os locais escolhidos estavam espaçados o suficiente pra não interferirem entre si—pelo menos 240 metros de distância!
A Mágica do Lidar
Os dados de lidar usados pra esses modelos vêm em um formato especial que facilita a recuperação e processamento. Usando esses dados, os pesquisadores analisaram locais específicos, coletando todos os pontos que conseguiram encontrar. Eles tiveram que descartar leituras que eram muito barulhentas ou que não ofereciam informações valiosas. Pense nisso como tentar ouvir música em uma sala cheia—você quer focar nas notas certas e ignorar o barulho.
Usando software projetado pra analisar dados de lidar, eles transformaram essas informações brutas em modelos de altura de dossel utilizáveis. Às vezes, tentativas de criar esses modelos falhavam, e eles precisavam tentar técnicas diferentes pra consertar as coisas.
Juntando as Imagens do NAIP
Enquanto os modelos de altura de dossel dão informações valiosas sobre a vegetação, eles precisavam de algo pra complementar. É aí que entram as imagens do National Agriculture Imagery Program (NAIP). Essas imagens são tiradas a cada poucos anos e ajudam a fornecer um contexto visual pros CHMs.
Os cientistas foram em uma caça ao tesouro, procurando imagens do NAIP que combinassem com o momento dos dados de lidar. Eles queriam ter certeza de que as fotos tiradas iam se encaixar direitinho, como comparar suas selfies do mesmo evento.
Unindo Tudo
Depois de muito trabalho, os pesquisadores conseguiram criar mais de 22 milhões de pares de modelos de altura de dossel e imagens do NAIP. É como tirar um monte de fotos e garantir que todas se encaixam bonitinho em um álbum. Essa coleção pinta uma imagem ampla e detalhada da vegetação em todo os Estados Unidos.
O Resultado Final
O resultado desse trabalho é um super conjunto de dados que pode ajudar em muitas áreas diferentes, como gestão de terras, conservação e até gestão de desastres. Ao entender melhor quão altas são as plantas e como elas mudam ao longo do tempo, gestores de terras e cientistas podem tomar decisões mais bem informadas sobre como cuidar desses ecossistemas vitais.
Controle de Qualidade
Como em qualquer bom projeto, checagens de qualidade foram essenciais. A distribuição dos dados mostrou que o design da amostragem funcionou como esperado, e as terras de pastejo foram bem representadas. No entanto, algumas imagens não passaram pelo processo, seja por falta de dados ou por desajustes de tempo.
Depois de comparar seu trabalho com modelos existentes criados por outros pesquisadores, eles acharam que seus resultados se comparavam bem. Os erros nas medições de altura foram pequenos, mostrando que seus métodos funcionaram direitinho.
Conclusão
No fim, esses modelos de altura de dossel servem como uma ferramenta poderosa pra entender nosso mundo natural. Eles permitem que pesquisadores coletem não só dados, mas também insights sobre como nosso planeta muda e como podemos cuidar melhor dele. Seja uma floresta enorme, uma gramada ensolarada ou uma área urbana movimentada, saber os detalhes sobre as alturas das plantas pode informar inúmeras decisões pro futuro.
Então, da próxima vez que você sair de casa e olhar pras árvores e gramíneas ao seu redor, lembre-se que tem um mundo inteiro de dados por trás das alturas delas. E enquanto seu vizinho pode ser um pouco mais alto que você, pelo menos agora você sabe como pegar as medições certas!
Fonte original
Título: Canopy height model and NAIP imagery pairs across CONUS
Resumo: Canopy height models (CHM) provide detailed environmental vertical structure information and are an important indicator and input for ecological and geospatial applications. These models are often spatiotemporally inconsistent, necessitating additional modeling to scale them in space and time. Yet, such scaling is hindered by a lack of spatially diverse data. To address this, we use United States Geological Survey 3D Elevation Program lidar data to produce 22,796,764 one meter resolution CHM chips, stratified across the dominant land covers of the conterminous United States. For each CHM, we pair a matching time-aligned aerial image from the United States Department of Agriculture National Agriculture Imagery Program. This dataset can be used to train models for large scale CHM production.
Autores: Brady W Allred, Sarah E. McCord, Scott L. Morford
Última atualização: 2024-12-24 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.24.630202
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.24.630202.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.
Obrigado ao biorxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.