Structural attributes estimation in a natural tropical forest fragment using very high-resolution imagery from unmanned aircraft systems

Estimación de atributos estructurales en un fragmento de bosque tropical natural utilizando imágenes de muy alta resolución obtenidas con sistemas aéreos no tripulados

Los atributos estructurales son parámetros biofísicos fundamentales de un bosque, útiles para el monitoreo y la planificación ecológica y ambiental. La altura del dosel de un árbol es un insumo importante para la estimación de varios parámetros biofísicos como la biomasa aérea y las reservas de carbono, y puede relacionarse con la degradación forestal, la deforestación y la reducción de emisiones. Por lo tanto, una estimación precisa de la altura del dosel es un tema crucial en los estudios de cambio climático y las iniciativas REDD+. Las imágenes VHR de sistemas de aeronaves no tripuladas se han estudiado como un medio de bajo costo para la estimación de la altura del dosel a escalas locales, pero la precisión en su estimación es un factor que determina su utilidad. Se evaluó la capacidad de las imágenes VHR de los sistemas de aeronaves no tripuladas para derivar atributos estructurales, específicamente el área y la altura de las copas de los árboles, en un fragmento de bosque tropical natural ubicado en las estribaciones de la Cordillera de los Andes, en los bosques tropicales húmedos de la región conocida como Chocó Biogeográfico, Sudamérica. La región es una de las áreas con mayor biodiversidad del mundo y tiene un alto nivel de endemismo, pero también tiene el mayor riesgo de pérdida de recursos naturales. Se usó un enfoque de estructura a partir de movimiento para derivar modelos de altura del dosel del fragmento de bosque, y se aplicaron algoritmos de desplazamiento medio para identificar las copas de árbol. La evaluación de la precisión se realizó utilizando datos de referencia derivados de campañas de campo e interpretación visual de imágenes VHR. El error cuadrático medio estimado de la población de errores verticales para el modelo de altura del dosel fue de 3,6 m. La precisión total para delinear las copas de los árboles fue del 73,9%. Se encuentra que utilizando imágenes VHR, se pueden identificar y monitorear fácilmente árboles específicos y brechas, lo cual es un paso importante en los programas de conservación. También se discute la utilidad de estos hallazgos en el contexto de bosques fragmentados y las compensaciones entre el precio de un sistema LIDAR y la precisión de este enfoque.

1. Introducción

Los bosques cubren actualmente un tercio de la superficie terrestre mundial (Michez et al., 2016) y contienen entre el 70% y el 90% de la biomasa terrestre, lo que los convierte en un sumidero de carbono mundial clave (Drauschke et al., 2014; Dandois et al., 2015).  Los bosques tropicales desempeñan un papel crucial en los ciclos globales (por ejemplo, los ciclos hidrológicos o bioquímicos), contribuyen a la economía y el bienestar mundiales (Pan et al., 2011; Sasaki et al., 2011) y albergan alrededor de dos tercios de todas las especies conocidas (Paneque-Gálvez et al., 2014). Los bosques de los países tropicales han sido reconocidos por su papel en el almacenamiento de carbono por el Programa de Colaboración de las Naciones Unidas para la Reducción de las Emisiones debidas a la Deforestación y la Degradación Forestal (UN-REDD+) y por su elevada biodiversidad por el Convenio sobre la Diversidad Biológica (CDB). Detectar la degradación forestal es un reto especialmente difícil debido al alto nivel de detalle necesario para identificar cambios sutiles o graduales causados por la extracción de madera, la tala selectiva o la pérdida de riqueza de especies (GOFC-GOLD, 2017). Esto ha dado lugar a una mayor necesidad de seguimiento y captación de información sobre los bosques tropicales.