Modeling Biometric Attributes from Tree Height Using Unmanned Aerial Vehicles (UAV) in Natural Forest Stands

Modelación de atributos biométricos a partir de la altura del árbol usando vehículos aéreos no tripulados (VANT) en rodales de bosques naturales

En este estudio se estimaron atributos biométricos de árboles individuales a partir de la medición automatizada de la altura de los árboles (THUV) mediante el uso de imágenes de vehículos aéreos no tripulados (UAV). Se realizó un experimento en un rodal de bosque natural en el norte de México utilizando un equipo multiespectral DJI P4 y análisis de regresión. Los resultados muestran que la altura total del árbol (TH) se estima exitosamente a partir de imágenes de UAV, ya que la estimación automatizada de la altura total (THUV) alcanza un R2 = 0,95 y un RMSE = 0,36 m. Consecuentemente, THUV fue estadísticamente confiable para generar ecuaciones alométricas (R2 > 0,57) respecto al modelo de altura del dosel (CH), diámetro a la altura del pecho (DBH), diámetro basal (BD), biomasa sobre el suelo (AGB), volumen (V) y contenido de carbono (C). Se concluye que la estimación de la altura total con UAVs es una opción viable para mejorar la eficiencia en los inventarios forestales. Sin embargo, son necesarios mayores esfuerzos para la configuración de tecnologías modernas y algoritmos estadísticos; aún quedan retos de investigación por delante, especialmente en las zonas forestales más densas.

INTRODUCCIÓN

Los métodos de inventario forestal están sometidos a constantes cambios que permiten reducir los costes y los efectos destructivos al tiempo que se consiguen estimaciones precisas. Los métodos convencionales de estimación biométrica suelen derivar de muestreos destructivos, con el consiguiente impacto negativo en el ecosistema. Además, utilizan modelos empíricos que requieren mediciones manuales, costosas e inexactas (Peña et al., 2018).

La tecnología de vehículos aéreos no tripulados (UAV) tiene un gran potencial como herramienta adecuada para la comunidad científica (Brede et al., 2019). Su uso evita el muestreo destructivo y el consumo excesivo de tiempo, incluyendo altas resoluciones espaciales y espectrales. Estudios previos en México y otros lugares del mundo han utilizado esta tecnología en plantaciones, donde existe un arreglo regular de árboles individuales (Peña et al., 2018; Gallardo-Salazar et al., 2021). Sin embargo, existe poca o nula investigación en masas forestales naturales mexicanas debido a su complejidad estructural. Los UAV permiten obtener imágenes digitales con mayores resoluciones espectrales y espaciales (Tu et al., 2019), y las imágenes digitales a color de UAV se han aplicado cada vez más en el análisis de la vegetación debido a sus ventajas (alta resolución, alta frecuencia y fácil operación) (Skorobogatov et al., 2019).