Estimar la densidad y la altura de la canopea forestal

La densidad y la altura de la canopea forestal se utilizan como variables en numerosas aplicaciones medioambientales. Algunas de estas aplicaciones son la estimación de biomasa, la extensión y condición forestal, y la biodiversidad. La densidad o cobertura de la canopea es la relación entre vegetación y suelo vista desde el aire. La altura de la canopea mide la distancia entre la parte superior de la canopea y el suelo. Se puede utilizar LIDAR para determinar ambas variables.

Los siguientes pasos sirven para calcular la densidad y la altura de la canopea a partir de puntos LIDAR. Primero, necesita LIDAR clasificado en retornos terrestres (suelo desnudo) frente a retornos no terrestres. Un proveedor de datos suele realizar este tipo de clasificación de puntos. En segundo lugar, debe tener en cuenta cuándo se recopiló el LIDAR y el tipo de vegetación en el área de estudio. Si hay una gran cantidad de árboles de hoja caduca y la recogida se llevó a cabo durante el otoño (sin hoja), el cálculo de la densidad no funcionará.

Cargar puntos en la geodatabase

Para calcular la densidad de la canopea, cargue los puntos LIDAR del suelo o del suelo desnudo, en una clase de entidad multipunto y los puntos sobre la superficie en otra clase de entidad multipunto. Suponiendo que los datos estén en formato LAS, puede cargar los puntos LIDAR en la geodatabase con la herramienta de geoprocesamiento De LAS a multipunto. Asegúrese de especificar los códigos de clase adecuados para filtrar las dos clases de entidad multipunto. La siguiente tabla contiene los códigos de clase LAS definidos por el estándar LAS 1.1:

Código de clase	Tipo de clasificación
0	Creado, no clasificado nunca
1	Sin clasificar
2	Suelo
3	Vegetación baja
4	Vegetación media
5	Vegetación alta
6	Edificio
7	Puntos bajos (ruido)
8	Clave de modelo
9	Agua

Nota:

Cualquier archivo LAS creado en los últimos años deberá emplear estos códigos si se han clasificado los puntos. Lamentablemente, todavía existe cierta ambigüedad. Por ejemplo, la clase 2 es suelo, y la clase 8 es suelo también. Los puntos de la clase 8, o clave de modelo, son un conjunto especial de puntos de suelo utilizados para crear curvas de nivel u otras aplicaciones que requieren un conjunto de puntos de suelo simplificado. Que los tenga o no dependerá de cómo se procesaron los datos. Si lo desconoce, especifique ambas clases. Si resulta que no hay puntos de clave de modelo, no pasa nada. La vegetación tiene un problema similar. A veces, los proveedores colocan todo lo que está por encima del suelo en la clase 1, ya que no han realizado una clasificación más detallada. Así que si no está seguro de los detalles específicos de la clasificación de los datos, cargue puntos no terrestres utilizando las clases 1, 3, 4 y 5. El margen es bastante amplio para albergar todos los puntos de vegetación. Tenga en cuenta que si hay edificios u otras entidades no terrestres creados por el hombre en la clase 1, también se incluirán y sesgarán los resultados.

Calcular la densidad

La forma más eficaz de determinar la densidad de la canopea es dividir el área de estudio en varias unidades pequeñas de igual tamaño mediante rasterización. En cada celda ráster, se compara el número de retornos sobre la superficie con el número total de retornos LIDAR.

La técnica importante a recordar aquí es determinar un tamaño de celda apropiado para este análisis. Tiene que ser al menos cuatro veces el espaciado de punto promedio. Puede usar un tamaño de celda mayor, pero no menor.

Pasos:

1. Utilice la herramienta de geoprocesamiento De punto a ráster en los puntos sobre la superficie con la opción COUNT.

2. Convierta cualquier celda NoData resultante en 0 para que las operaciones posteriores traten a una celda sin puntos como 0. Esto se logra utilizando la herramienta de geoprocesamiento IsNull seguida de la herramienta de geoprocesamiento Con.


3. Repita los pasos 1 y 2 con los multipuntos de suelo LIDAR.
4. Agregue los rásteres sobre la superficie y de suelo desnudo juntos para obtener un recuento total por celda utilizando la herramienta de geoprocesamiento Suma.

5. Todos los rásteres que ha creado hasta el momento son tipos de datos largos. Necesita que un ráster sea un punto flotante para obtener una salida de punto flotante de la herramienta de geoprocesamiento Dividir que se utilizará en el paso 6. Para generar un ráster flotante, utilice el ráster de salida de la herramienta de geoprocesamiento Suma como entrada para la herramienta de geoprocesamiento Flotante.

6. Ahora utilice la herramienta de geoprocesamiento Dividir para comparar el ráster de recuento sobre la superficie y el ráster de recuento total de punto flotante. Esto le da la relación de 0,0 a 1,0; donde 0,0 representa ninguna canopea y 1,0 canopea muy densa.

La siguiente imagen representa la densidad de la canopea. Las áreas más claras tienen poca o ninguna vegetación. Son áreas donde un gran porcentaje de pulsos LIDAR lograron "ver" el suelo. Las áreas de color verde oscuro, donde LIDAR no pudo penetrar hasta el suelo, indican una vegetación de la canopea más densa.

Calcular la altura

Para determinar la altura de la canopea, tendrá que restar la superficie de suelo desnudo (DEM) a la superficie del primer retorno (DSM). Siga los pasos del apartado Crear DEM y DSM de ráster a partir de grandes colecciones de puntos LIDAR para generar estas dos superficies.

Pasos:

1. Cuando haya generado el primer retorno y los rásteres de suelo desnudo, utilice la herramienta de geoprocesamiento Resta para determinar la diferencia entre estos dos datasets ráster. Los resultados de la diferencia representan, sobre el bosque, la altura de la canopea.

La siguiente imagen representa la altura sobre el suelo. Va de azul (poca o ninguna altura) a naranja, que es la más alta.

LIDAR se puede utilizar para calcular la densidad y la altura de la vegetación. Esto resulta útil para una variedad de propósitos, como estimaciones de biomasa y carbono o gestión forestal.