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Métodos de Amostragem Universidade Federal de Rondônia Departamento de Engenharia Florestal Campus Rolim de Moura INVENTÁRIO FLORESTAL UNIDADE III Prof. MSc. Karen Janones da Rocha karenrocha@unir.br 3. Métodos de Amostragem 3.1 Introdução É a abordagem sobre um conjunto de unidades amostrais MÉTODO DE AMOSTRAGEM PROCESSO DE AMOSTRAGEM É a abordagem da população referente a uma única unidade amostral 3. Métodos de Amostragem 3.1 Introdução MÉTODO DE AMOSTRAGEM Área fixa Bitterlich Prodan Strand Quadrantes 3 - P Área variável Parcela Ponto Faixa Linha 3. Métodos de Amostragem 3.1 Método de Área Fixa O tamanho e forma dessas unidades amostrais constituem as variáveis fundamentais para avaliação de sua aplicação prática 3.1 Método de Área Fixa Neste método a amostragem das árvores é feita proporcional à área da unidade assim como a frequência que nela ocorrem 3. Métodos de Amostragem Não necessita de conhecimentos especializados para sua implantação 3.1 Método de Área Fixa Tem sido o método preferido para amostragem nos levantamentos florestais Perfeito controle das informações obtidas - Monitoramento 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem FORMAS DAS PARCELAS A praticidade e operacionalidade de sua localização e demarcação no campo são critérios importantes na escolha do tamanho e da forma das parcelas 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem UNIDADES RETÂNGULARES São as mais utilizadas do Brasil Florestas Plantadas Florestas Nativas 15m x 30 m = 450 m² 20m x 30 m = 600 m² 20m x 50m = 1000 m² 10m x 100m = 1000 m² 10m x 250m = 2500 m² 25m x 100m = 2500 m² 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem UNIDADES RETÂNGULARES Parcelas estreitas e longas facilitam a instalação e as medições Atenção ao número de árvores dentro da unidade amostral Respeitar o espaço ocupado por cada árvore em plantios Em florestas naturais é recomendado utilizar parcelas compartimentadas 3.1 Método de Área Fixa ALOCAÇÃO DAS UNIDADES SITUAÇÃO I SITUAÇÃO II 15x30 12x30 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ALOCAÇÃO DAS UNIDADES SITUAÇÃO I SITUAÇÃO II 15x30 12x30 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 3. Métodos de Amostragem UNIDADES RETÂNGULARES ALOCAÇÃO DAS UNIDADES Em terrenos com declividade maior do que 10° a área da unidade de amostra deve ser corrigida, de tal forma que esta fique no mesmo plano dos mapas utilizados para a definição do desenho da amostragem 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem UNIDADES RETÂNGULARES ALOCAÇÃO DAS UNIDADES Ar = a.b.cos() Ar = área reduzida ou área projetada no plano horizontal em m2 a = menor lado da parcela, em m b = maior lado da parcela, em m = ângulo de inclinação do terreno, em graus Ai = área inclinada, m² Ai 3.1 Método de Área Fixa ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 3. Métodos de Amostragem UNIDADES RETÂNGULARES Caminhamento 3.1 Método de Área Fixa E S T R A D A 2 m 3 m ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 3. Métodos de Amostragem UNIDADES RETÂNGULARES Caminhamento 3.1 Método de Área Fixa E S T R A D A Em florestas naturais é recomendado utilizar parcelas compartimentadas Regeneração Número de espécies Número de indivíduos por espécie Estimativa de variáveis dendrométricas por classe diamétrica Estimativa da biomassa Levantamento de Necromassa Quantificar Carbono Produção volumétrica Produção de produtos não madeireiros Em florestas naturais é recomendado utilizar parcelas compartimentadas A: DAP≥10cm B: 1cm≤DAP<10cm C: DAP<1cm 3. Métodos de Amostragem UNIDADES QUADRADAS Facilidade de serem utilizadas em plantios bem alinhados Florestas nativas o balizamento deve ser feito com mais cuidado 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem UNIDADES QUADRADAS Mais utilizadas em inventários de floresta plantada pré corte com dimensões variando de 400m² a 900m² No caso de florestas nativas, para estimativas volumétricas, recomenda-se o uso de U.A. maiores que 1000m² Recomendada para fins de monitoramento da dinâmica de florestas tropicais 3.1 Método de Área Fixa ALOCAÇÃO DAS UNIDADES ALOCAÇÃO DAS UNIDADES CUIDADO NA ALOCAÇÃO DAS PARCELAS!!! Em florestas equiâneas (plantios), a alocação das unidades de amostra de área fixa deve obedecer as linhas de plantio para que as unidades amostrais representem a área útil de cada planta 36 m² → 36 m² / 9 árvores = 4 m²/árvore Situação correta 9 m²/árvore 3. Métodos de Amostragem UNIDADES CIRCULARES No Brasil ainda são menos utilizadas que as unidades retangulares e quadradas, mas com uso mais frequente atualmente Facilidade em calcular a área da parcela, utiliza-se o raio da parcela para determinar sua área 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem UNIDADES CIRCULARES Raios acima de 15 m não são operacionalmente viáveis e inviabilizam um inventário eficiente Recomenda-se o uso de U.A. circulares com áreas entre 400 m² a 700m² Parcelas circulares são mais utilizadas em plantios florestais que requerem unidades menores comparativamente com florestas naturais (100m²) Exceção em inventários de regeneração natural 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem UNIDADES CIRCULARES Instalação das parcelas USO DE CORDA CONTROLADORES AUTOMÁTICOS DE DISTÂNCIAS 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem UNIDADES CIRCULARES Caminhamento 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem UNIDADES CIRCULARES Critérios de inclusão 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem UNIDADES DE AMOSTRA EM CONGLOMERADOS Podem ser quadradas, retangulares ou circulares Reúne um grupo de sub unidades que compõe uma unidade principal 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem Coleta de dados no Inventário Florestal Nacional Nos conglomerados serão coletados dados para a avaliação de atributos ou variáveis relacionados à floresta: Variáveis dendrométricas (d e h) Identificação das espécies arbóreas Variáveis qualitativas 3.1 Método de Área Fixa Caracterização do ecossistema florestal em cada ponto amostral, e também as classes de uso da terra por meio de mapeamento dentro das subunidades 3. Métodos de Amostragem Coleta de dados no Inventário Florestal Nacional A subunidade de registro terá área de 1.000 m2 (20 m x 50 m) No bioma Amazônia o comprimento da subunidade será de 2.000 m2 (20 m x 100 m) – a fim de melhorar a captura de informações de árvores de maior diâmetro (DAP > 40 cm) 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem Coleta de dados no Inventário Florestal Nacional 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodosde Amostragem FATOR DE PROPORCIONALIDADE É uma das variáveis mais importantes no método de área fixa, sendo o valor que expressa quantas vezes as variáveis coletadas em uma unidade amostral representam, em termos numéricos, as grandezas em hectare F = Fator de proporcionalidade; a = área da unidade amostral; 1 = área de um hectare (10000 m²) 3.1 Método de Área Fixa Cuidado!!! Não é fração de amostragem 3. Métodos de Amostragem FATOR DE PROPORCIONALIDADE 3.1 Método de Área Fixa 25 400 100001 : a FExemplo 3. Métodos de Amostragem NÚMERO DE ÁRVORES POR HECTARE N = número de árvores por hectare; m = número de árvores computadas na unidade amostral; F = Fator de proporcionalidade gi = área transversal a 1,3 m do solo; F = Fator de proporcionalidade ESTIMATIVA DA ÁREA BASAL 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem ESTIMATIVA DO VOLUME POR HECTARE vi = volume de cada árvore; F = Fator de proporcionalidade Métodos para estimar o volume das árvores MÉTODO DE CÁLCULO DOS VOLUMES Quociente de Forma Fator de Forma Equação de Volume Funções de Afilamento Funções Splines 3.1 Método de Área Fixa m i i FvV 1 * A Tabela seguir contém os dados de um inventário realizado em uma população de Pinus taeda, utilizando o método de área fixa, com parcelas quadradas com área de 400 m². Apenas uma parcela é empregada para exemplificação, a qual possui 18 árvores medidas. Árvore dap (cm) gi (m²) Volume vi (m³) 1 51,09 0,2050 3,4267 2 29,92 0,0703 0,7609 3 28,97 0,0659 0,6894 4 39,15 0,1204 1,6604 5 36,45 0,1043 1,3565 6 45,84 0,1650 2,5618 7 38,20 0,1146 1,5493 8 56,98 0,2550 4,5671 9 41,22 0,1335 1,9162 10 36,61 0,1052 1,3735 11 36,29 0,1034 1,3397 12 30,87 0,0749 0,8363 13 30,56 0,0733 0,8108 14 54,75 0,2354 4,1139 15 51,25 0,2063 3,4551 16 50,77 0,2024 3,3702 17 37,56 0,1108 1,4775 18 37,24 0,1089 1,4424 Total 2,4547 36,7077 Fator de proporcionalidade A área da parcela é de 400 m², logo o fator de proporcionalidade será 25, como se observa na fórmula abaixo: 25 ²400 ²10000 m m F Estimativa do número de árvores por hectare Multiplicando-se o número de árvores da parcela pelo fator de proporcionalidade, obtém-se um total de 450 árvores/ha: haÁrvN /45025*18 Estimativa da Área basal Estima-se a área basal multiplicando-se o fator de proporcionalidade pela soma das áreas transversais das árvores da parcela Estimativa do volume por hectare Estima-se o volume multiplicando-se o fator de proporcionalidade pela soma dos volumes das árvores da parcela hamG /²37,6125*4547,2 hamV /69,91725*7077,36 3 3. Métodos de Amostragem OUTRAS ESTIMATIVAS POR HECTARE Biomassa total, aérea, subterrânea, foliar de erva mate... Peso de casca (Ex: Acácia negra) Peso de frutos (Ex: Pequi) Qualquer estimativa pode ser convertida em hectare Peso total de creme comestível de palmito 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DA FLORESTA Estrutura horizontal Estrutura vertical Densidade Dominância Frequência Valor de Importância Valor de Cobertura Posição Sociológica Regeneração Natural 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem Métodos para encontrar o tamanho e forma ótimos de parcelas Variáveis discretas Variáveis contínuas Método da Razão Método Analítico Curvatura máxima Eficiência Relativa 3.1 Método de Área Fixa 3. Métodos de Amostragem 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas A decisão sobre o tamanho ótimo da parcela e a suficiência amostral deve ser a mais precisa possível Representar as diversas condições de variação da população oferecendo estimativas não tendenciosas, a um menor custo possível Uma escolha adequada possibilita uma redução no erro de amostragem Demais componentes do erro experimental não são reduzidos 3. Métodos de Amostragem 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas Em estudos florísticos a intensidade ideal de amostragem pode ser obtida de métodos como a curva espécie-área ou esforço do coletor, regressão linear platô, regressão quadrática de platô, estimadores não- paramétricos (Bootstrap, Jackknife, Chao...) Problema frequente ao analisar a composição florística de uma população é a intensidade amostral, mais precisamente o ponto de suficiência amostral 3. Métodos de Amostragem 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas Species-area curve considering individuals collected in a sampling area consisting of 25 sampling subunits of 500 m² in the fragment of a Seasonal Semideciduous Forest under the influence of selective logging, Tapurah, MT, 2014 (ROCHA, 2015) 3. Métodos de AmostragemVARIÁVEIS DISCRETAS O tamanho das unidades amostrais deve ser definido em função da heterogeneidade florística e densidade da população Se a distribuição espacial for completamente aleatória, a adição de um determinado tamanho não tem nenhuma implicação estatística Em florestas heterogêneas e multiâneas o tamanho da U.A. exerce substancial efeito sobre a magnitude das estimativas amostrais 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de Amostragem A deficiência na amostragem proporciona interpretações e conclusões equivocadas Somente após a determinação da intensidade ideal de amostragem, pode-se proceder à quantificação de vários índices de diversidade e similaridade, e tirar conclusões sobre as peculiaridades da vegetação amostrada VARIÁVEIS DISCRETAS 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de Amostragem O tamanho ótimo da parcela pode variar de uma amostragem para outra, dependendo do grau de agrupamento das árvores, ressaltando que, para amostragem de florestas com árvores de grande porte, dispostas de forma heterogênea, as U.A. de maiores dimensões são mais eficientes que as de menor tamanho VARIÁVEIS DISCRETAS 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de Amostragem Método da Razão É uma forma simples de obter o tamanho ótimo da parcela VARIÁVEIS DISCRETAS Ni = número médio de espécies da i-ésima parcela É capaz de identificar a estabilização ascendente da curva espécie-área 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 1 i i N N QR 3. Métodos de Amostragem Método da Razão APLICAÇÃO VARIÁVEIS DISCRETAS Deseja-se obter o tamanho ótimo de parcelas para regeneração natural de um cerrado sensu strictu. Todas as plantas com d < 3 cm foram mensuradas e para tal, foram utilizados 30 blocos com 60 metros de comprimento e um metro de largura, nos quais foi estabelecido um controle a cada metro. Desta maneira o menor tamanho possível de parcela foi de 1 m² e o maior de 60 m² 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas NÚMERO MÉDIO DE ESPÉCIES E QUOCIENTES DE RAZÃO (QR), PARA O ESTOQUE DE REGENERAÇÃO ATÉ 3 cm DE DIÂMETRO Regeneração até três centímetros de diâmetro Área da Parcela N° médio QR Área da parcela N° médio QR Área da parcela N° médio QR 1 1,09 x 21 11,11 1,02 41 15,6 1,02 2 2,11 1,94 22 11,45 1,03 42 15,9 1,02 3 2,95 1,40 23 11,76 1,02 43 16,13 1,01 4 3,71 1,26 24 12,1 1,03 44 16,23 1,01 5 4,35 1,17 25 12,4 1,02 45 16,4 1,01 6 5,05 1,16 26 12,63 1,02 46 16,66 1,02 7 5,61 1,11 27 13,01 1,03 47 16,76 1,01 8 6,13 1,09 28 13,33 1,02 48 16,96 1,01 9 6,71 1,09 29 13,44 1,01 49 17,16 1,01 10 6,99 1,04 30 13,75 1,02 50 17,4 1,01 11 7,88 1,13 31 13,76 1,00 51 17,51,01 12 8,16 1,04 32 13,96 1,01 52 17,66 1,01 13 8,46 1,04 33 14,23 1,02 53 17,83 1,01 14 8,98 1,06 34 14,36 1,01 54 18,03 1,01 15 9,4 1,05 35 14,53 1,01 55 18,16 1,01 16 9,63 1,02 36 14,66 1,01 56 18,3 1,01 17 9,98 1,04 37 14,76 1,01 57 18,5 1,01 18 10,42 1,04 38 15 1,02 58 18,6 1,01 19 10,61 1,02 39 15,16 1,01 59 18,83 1,01 20 10,92 1,03 40 15,36 1,01 60 18,9 1,00 3. Métodos de Amostragem Método da Razão APLICAÇÃO VARIÁVEIS DISCRETAS A partir da estabilização do quociente de razão (QR). Foi possível definir o tamanho de 34 m² quando toda a regeneração natural até 3 cm foi considerada. Como o método é empírico, outro observador pode definir que a estabilização neste caso ocorreu para 44 m² de área, ou ainda, para parcelas maiores que 48 m² 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de Amostragem Método Analítico É um procedimento objetivo, quantitativo e foi baseado na identificação do ponto de inflexão do modelo polinomial de 3º grau VARIÁVEIS DISCRETAS em que: N= Número de espécies; Ai = Área da i-ésima parcela, βi = parâmetros estimados e ei= Erro de estimativa 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de Amostragem Método Analítico Desenvolvendo para este, a primeira e a segunda derivada, e igualando-se esta última a zero, propicia a obtenção do ponto de inflexão do modelo, o qual expressa o tamanho ideal da parcela. A partir deste ponto de inflexão, o acréscimo no número de novas espécies, a medida que ocorre o aumento da área das parcelas, será cada vez menor e menos acentuado VARIÁVEIS DISCRETAS 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas n 1X 2X 3X ... kX 0b Y 1X 2 1X 21XX 31XX ... kXX 1 1b YX1 2X 21XX 2 2X 32 XX ... kXX 2 * 2b = YX 2 3X 31XX 32XX 2 3X ... kXX 3 3b YX 3 . . . . . . . . . . . . . . kX kXX1 kXX 2 kXX3 ... 2 kX kb YX k A B C A . B = C B = A-1 . C SOLUÇÃO MATRICIAL Sistema de Equações Normais ANÁLISE DE VARIÂNCIA FV SQ GL QM F Regressão SQtot – SQResíduo p-1 1p regSQ regQM - = resQM regQM F = Resíduo SQtot – SQRegressão n - p pnerro SQ resQM - = TOTAL ( )∑ = -= n 1i 2yiySQtot n - 1 p = no.de coeficientes do modelo; n = no. de observações ( ) ∑ 2y=∑ n 1=i 2YYi=SQTot - ( ) ( )∑ ∑ ykxkb+...+y2x2b∑ +y1x1b∑ n 1=i = 2 YiYˆ=gReSQ - ( ) sReSQSQTot=∑ n 1=i 2 iYˆYi=sReSQ -- ANÁLISE DE VARIÂNCIA Hipóteses Se Fcalc F (p-1; n-p) rejeita-se H0 e conclui-se que há regressão entre as variáveis 0=1β:0H 01β:1H ≠ Estatísticas de avaliação das equações Seleção das equações Coeficiente de Determinação Corrigido Erro Padrão Percentual (Syx %) Análise gráfica dos Resíduos Coeficiente de Determinação (R2) SQTot sSQ y yxbyxbyxb SQTot gSQ R kk Re 1 Re 2 22112 → 0 < R2 1 SQTot sSQ pn n pn n RRcorrigido Re1 1 1 11 22 Estatísticas de avaliação das equações Erro Padrão de Estimativa (Syx) Syx = pn iYYi n i 1 2)( = SQ s n p Re = QM sRe Syx% = 100 Y Syx avalia o erro médio, qualidade do ajuste Recálculo do erro se o Y não é a variável de interesse Distribuição dos Resíduos Consenso Indica se o ajuste é homogêneo em toda a amplitude, sem tendências, independentes, variância constante, distribuição normal. Res = Yi Yi Res% = Yi Yi Yi 100 Estatísticas de avaliação das equações 0 5 10 15 20 25 0 10 20 30 40 50 60 70 N ú m e ro d e e sp é ci e s Área da parcela em m² Valores Reais Valores estimados -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0 5 10 15 20 R e sí d u o s Número de espécies estimado 3. Métodos de Amostragem Método Analítico APLICAÇÃO VARIÁVEIS DISCRETAS Basta ajustar o modelo polinomial de 3° grau, igualar a segunda derivada do mesmo a zero e substituir os parâmetros estimados B2 e B3 para obtenção do tamanho ótimo da parcela: 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de Amostragem Método Analítico APLICAÇÃO VARIÁVEIS DISCRETAS 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de AmostragemVARIÁVEIS CONTÍNUAS Este é o caso típico para estimativa do volume, peso, área basal, etc. Neste caso tem-se o interesse em definir o tamanho ótimo de parcelas para realizar tais levantamentos e também definir sua intensidade amostral Dentre os métodos existentes para definir o tamanho ótimo de parcelas serão considerados o método do coeficiente de variação – área (máxima curvatura) e o método da eficiência relativa 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de Amostragem Método da Curvatura Máxima Calcula-se para vários tamanhos, um parâmetro ou índice que estime a variabilidade, como a variância, coeficiente de variação ou erro padrão VARIÁVEIS CONTÍNUAS Os valores de algum índice de variabilidade são plotados e, a partir do gráfico, é obtido o ponto de curvatura máxima (estabilização) 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de Amostragem Método da Curvatura Máxima ESSE MÉTODO POSSUI DUAS DESVANTAGENS: VARIÁVEIS CONTÍNUAS 1. não considera os custos do inventário considerando diferentes tamanhos de parcela 2. o ponto de curvatura máxima depende do menor tamanho de parcela usada, como também da escala utilizada 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de Amostragem Método da Curvatura Máxima APLICAÇÃO VARIÁVEIS CONTÍNUAS Foi realizado um inventário florestal em uma área de 5324,04 hectares, localizada na Floresta Nacional do Tapajós, no município de Santarém/Pará, o qual considerou 25 unidades básicas de 400 m² 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas VALORES DOS COEFICIENTES DE VARIAÇÃO POR TAMANHO DE PARCELA Parcela (m²) CV % Parcela (m²) CV% 400 101,08 5600 34,92 800 75,04 6000 34,88 1200 67,86 6400 33,47 1600 58,51 6800 31,87 2000 53,56 7200 30,51 2400 48,78 7600 27,79 2800 44,45 8000 29,51 3200 41,62 8400 29,33 3600 39,74 8800 28,27 4000 40,15 9200 28,23 4400 39,16 9600 27,96 4800 37,51 10000 27,95 5200 35,94 Neste caso o CV tende a estabilização a partir do tamanho de 10000 m² (1ha) 3. Métodos de Amostragem Método da Eficiência Relativa Consiste na razão entre os erros padrões da estimativa de diferentes tamanhos de parcela VARIÁVEIS CONTÍNUAS Estabelece um tamanho de parcela como base de comparação e outro tamanho a ser comparado Se E < 1 o procedimento a ser comparado é mais eficiente, passando então a assumir o lugar do procedimento tomado como base de comparação 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de Amostragem Método da Eficiência Relativa VARIÁVEIS CONTÍNUAS Sy1 = erro padrão em percentagem do procedimento a ser comparado; Sy2= erro padrão em percentagem do procedimento que é à base de comparação; t1 e t2: tempo de medição dos métodos 3.1.1 Métodos para encontrar o tamanho ótimo de parcelas 3. Métodos de Amostragem 3.1.2 Vantagens e desvantagens do Método de Área Fixa A obtenção de todos os estimadores diretamente na U.A. medida, como G, distribuição diamétrica, h, V, crescimento, mortalidade, etc Praticidade e simplicidade no estabelecimento das unidades amostrais em campo É o método mais utilizado em IF, principalmente quando se focaliza o aspecto do IF contínuo para os fins de manejo florestal As unidades permanentes oferecem, nas remedições, a grande vantagem de manterem alta correlação entre duas ou mais medições sucessivas VANTAGENS 3. Métodos de Amostragem 3.1.2 Vantagens e desvantagens do Método de Área Fixa Maior custo de implantação e manutenção dos limites das unidades amostrais Geralmente tem-se um número alto de árvores a ser medido nas unidades amostrais quando comparado com os demais métodos, devido a necessidade de se escolher um tamanho que permita manter um número significativo de árvores na unidade de amostra até a época da rotação final, em decorrência da atividade de desbaste DESVANTAGENS 3. Métodos de Amostragem 3.2 Métodos de Área Variável Foi originalmente proposto para se estimar a área basal, que é uma importante medida de densidade e tem alta correlação com o volume 3.2.1 Bitterlich Muito conhecido pela sua exatidão e facilidade de operação Amostragem por pontos (ACA) 3. Métodos de Amostragem 3.2 Métodos de Área Variável 3.2.1 Bitterlich O método consiste em contar as árvores, em um giro de 360°, com DAP’s iguais ou maiores que a abertura angular equivalente A seleção das árvores é efetuada com a probabilidade proporcional á área basal, ou ao quadrado do diâmetro e à frequência Barra de Bitterlich Relascópio de Bitterlich Prisma basimétrico Abertura angular d = largura da mira (cm) L = distância do visor a mira (m) (2 sen α/2) = d/L OPERACIONALIZAÇÃO DO MÉTODO 3. Métodos de Amostragem 3.2.1 Métodos de Área Variável - Bitterlich FATOR DE ÁREA BASAL (FAB) É a conversão do número de árvores incluídas no ponto amostral para um valor de área basal por ha ( G = n. FAB) di= diâmetro da árvore Ri= raio, distância da árvore ao centro da U.A. 2 .2500 i i R d FAB Na dendrometria OPERACIONALIZAÇÃO DO MÉTODO ÁRVORES MARGINAIS 3. Métodos de Amostragem 3.2.1 Métodos de Área Variável - Bitterlich Três grupos de árvores são encontrados: 1. Árvore com DAP aparente maior que a abertura da mira (maior que α) 2. Árvore com DAP aparente menor que a abertura da mira 3. Árvore com DAP aparente igual à abertura da mira 3. Métodos de Amostragem 3.2.1 Métodos de Área Variável - Bitterlich PNA = Prova de numeração angular 3. Métodos de Amostragem 3.2.1 Métodos de Área Variável - Bitterlich ÁRVORES MARGINAIS Árvores que são tangentes ao ângulo de visada São contadas como meias- árvores Todas as medidas serão divididas por dois, como a área basal e o volume 3. Métodos de Amostragem 3.2.1 Métodos de Área Variável - Bitterlich INCLUSÃO DE ÁRVORES MARGINAIS Ri = distancia radial calculada di = Dap da árvore duvidosa FAB = Fator de área basal Para que a árvore seja incluída na parcela a distância radial calculada tem que ser maior que a medida no campo Dados de um inventário realizado utilizando-se o método da amostragem de Bitterlich em um povoamento de Pinus taeda, empregando-se o FAB = 2. *A distância radial representa a medida tomada no campo do ponto onde está o observador até o centro geométrico da árvore alvo. Árvore dap (cm) Distância radial (m)* Altura (m) Área transversal (m²) Volume (m³) 1 29,92 21,42 0,0703 0,7609 2 51,57 33,08 0,2089 3,5123 3 45,99 12,65 30,63 0,1661 2,5860 4 59,52 36,15 0,2782 5,1177 5 28,97 9,45 20,73 0,0659 0,6894 6 39,31 27,27 0,1214 1,6794 7 36,29 25,55 0,1034 1,3397 8 46,15 19,25 30,71 0,1673 2,6103 9 49,33 32,13 0,1911 3,1227 10 45,84 30,56 0,1650 2,5618 Total 23,9803 Árvores duvidosas No exemplo, as árvores duvidosas são a 3, a 5 e a 8. Aplicando-se a fórmula para as três árvores, observa-se que a 3 e a 5 são incluídas, ao contrário da árvore 8, que deve ser excluída da avaliação m FAB 32,16 )4615,0(50 =R 8 m FAB 24,10 )2897,0(50 =R 5 m FAB 25,16 )4599,0(50 =R 3 16,25m > 12,65m; então a Árvore 3 faz parte do ponto 10,24m > 9,45m; então a Árvore 5 faz parte do ponto 16,32m < 19,25m; então a Árvore 8 não faz parte do ponto 3. Métodos de Amostragem 3.2.1 Métodos de Área Variável - Bitterlich ESTIMATIVA DO NÚMERO DE ÁRVORES POR HECTARE (m².ha-1) FABnG . ^ N = número de árvores incluídas no ponto amostral ESTIMATIVA DA ÁREA BASAL (m².ha-1) n i gi FABN 1 1 . ESTIMATIVA DO VOLUME POR HECTARE (m³.ha-1) ii vNiV . iVhaV / Vi= volume de cada árvore amostrada por ha Ni = número de árvores/ha que a i-ésima árvore qualificada representa vi= volume de cada árvores amostradas na ACA Dados de um inventário realizado utilizando-se o método da amostragem de Bitterlich em um povoamento de Pinus taeda, empregando-se o FAB = 2. *A distância radial representa a medida tomada no campo do ponto onde está o observador até o centro geométrico da árvore alvo. Árvore dap (cm) Distância radial (m)* Altura (m) Área transversal (m²) Volume (m³) 1 29,92 21,42 0,0703 0,7609 2 51,57 33,08 0,2089 3,5123 3 45,99 12,65 30,63 0,1661 2,5860 4 59,52 36,15 0,2782 5,1177 5 28,97 9,45 20,73 0,0659 0,6894 6 39,31 27,27 0,1214 1,6794 7 36,29 25,55 0,1034 1,3397 8 46,15 19,25 30,71 0,1673 2,6103 9 49,33 32,13 0,1911 3,1227 10 45,84 30,56 0,1650 2,5618 Total 23,9803 3. Métodos de Amostragem 3.2.1 Métodos de Área Variável - Bitterlich ESTIMATIVA DO NÚMERO DE ÁRVORES POR HECTARE (m².ha-1) ESTIMATIVA DA ÁREA BASAL (m².ha-1) ESTIMATIVA DO VOLUME POR HECTARE (m³.ha-1) haárvNiN m i /989,1450043,72*2 1650,0 1 2089,0 1 0703,0 1 *2 1 hamG /²182.9 ^ hamV /³42,261045318,31...630820,33644347,21 3. Métodos de Amostragem 3.2.1.1 Vantagens e desvantagens do Método de Bitterlich Grande eficiência prática e menor tempo gasto na amostragem Minimização ou eliminação dos erros provenientes da demarcação incorreta da superfície das unidades amostrais Com a flexibilidade do uso de diferentes fatores de área basal, pode-se incrementar o número de unidades e adequar uma melhor distribuição destas no povoamento inventariado As estimativas das variáveis podem ser obtidas através de aparelhos óticos, mas também através de instrumentos de baixo custo, como o prisma, por exemplo VANTAGENS 3. Métodos de Amostragem 3.2.1.1 Vantagens e desvantagens do Método de Bitterlich A existência de sub-bosque abundante pode aumentar os erros de inclusão visual das árvores Devido a defeitos nos aparelhos visuais, podem ocorrer erros sistemáticos na inclusão de árvores na unidade, principalmente nos limites do círculo marginal Menor facilidade de se usar esta unidade como unidade permanente, dado a mudança dos indivíduos em diferentes abordagens no povoamento. Isto torna difícil a avaliação de sítio, de crescimento, de mortalidade e outros estimadores importantes para o manejo dos povoamentos DESVANTAGENS 3. Métodos de Amostragem3.2 Métodos de Área Variável 3.2.2 Método de Prodan Fundamenta-se na inclusão de árvores na U.A. segundo a probabilidade proporcional à distância da árvore ao centro da unidade amostral (UA) Esse método considera a medição de seis árvores e a distância do raio até a sexta árvore como referência a unidade amostral 3. Métodos de Amostragem 3.2 Métodos de Área Variável 3.2.2 Método de Prodan O procedimento consiste em medir as cinco árvores mais próximas de um ponto amostral, e uma sexta árvore que é considerada árvore marginal, ou seja, é contada como meia árvore Prodan observou que o CV tornava-se estável a partir da 6ª árvore R6 6 3 2 1 5 4 R5 R2 R4 R1R3 CRITÉRIO DE INCLUSÃO PELO MÉTODO DE PRODAN R6= a6+(d6/2) A UA pelo método de Prodan é circular e seu raio é calculado somando-se a distância da 6ª árvore ao ponto amostral (a6) com a metade do diâmetro da 6ª árvore (d6/2) CRITÉRIO DE INCLUSÃO PELO MÉTODO DE PRODAN R6= a6+(d6/2) A UA pelo método de Prodan é circular e seu raio é calculado somando-se a distância da 6ª árvore ao ponto amostral (a6) com a metade do diâmetro da 6ª árvore (d6/2) R6 6 3 2 1 5 4 R5 R2 R4 R1R3 ÁREA 3. Métodos de Amostragem 3.2.2 Métodos de Área Variável – Método de Prodan ESTIMATIVA DA ÁREA BASAL POR HECTARE (m².ha- 1) R6 = raio até a sexta árvore em metros ; a6 = distancia até a sexta árvore em metros 3. Métodos de Amostragem 3.2.2 Métodos de Área Variável – Método de Prodan ESTIMATIVA DO NÚMERO DE ÁRVORES POR HECTARE (N.ha-1) R6 = raio até a sexta árvore em metros ; a6 = distancia até a sexta árvore em metros; 𝝅𝑹𝟔 𝟐 = é 𝒂 á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒂 𝒖𝒏𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒂𝒎𝒐𝒔𝒕𝒓𝒂𝒍 ESTIMATIVA DO VOLUME POR HECTARE (m³.ha-1) 3. Métodos de Amostragem 3.2.2 Métodos de Área Variável – Método de Prodan Exemplo Árvore dap (cm) Área transversal (m²) Volume (m³) 1 30,56 0,0733 0,8108 2 30,40 0,0726 0,7982 3 36,29 0,1034 1,3397 4 58,25 0,2665 4,8380 5 29,60 0,0688 0,7367 6 36,29 0,1034 1,3397 Dados de uma UA de um inventário pré-corte realizado em uma população de Pinus taeda utilizando-se o método de Prodan 3. Métodos de Amostragem 3.2.2 Métodos de Área Variável – Método de Prodan Exemplo No exemplo dado, a distância da sexta árvore ao ponto amostral (P) é de 5,1 metros, medida necessária para se obter os estimadores de área basal, número de árvores e volume por hectare, calcula-se a área e o raio da unidade amostral. Como já foi visto anteriormente, utiliza-se a fórmula: 2 / d + a = 666R 3. Métodos de Amostragem 3.2.2 Métodos de Área Variável – Método de Prodan Exemplo Conforme o exemplo, o raio da parcela é 5,1 m: Estimativa do número de árvores por hectare Utilizando a fórmula demonstrada anteriormente: ²63069,87²)28145,5(26 mRA m m mR 28145,5 2 3629,0 1,56 2 6 2 6 000.55000.105,5 RR N haÁrvN /6286340,627 63069,87 000.55 3. Métodos de Amostragem 3.2.2 Métodos de Área Variável – Método de Prodan Exemplo Estimativa da área basal Utilizando a fórmula demonstrada anteriormente: Estimativa do volume Utilizando a fórmula demonstrada anteriormente: 500.22 2 6 2 62 5 2 4 2 3 2 2 2 1 R d ddddd G hamG /62,72500.2 28145,5 2 3629,03040,03056,0 2 2 2 22 000.102 2 6 6 54321 R v vvvvv V hamV /09,049.1000.10 63069,87 2 3397,17982,08108,0 3 3. Métodos de Amostragem 3.2.2.1 Vantagens e desvantagens do Método de Prodan Prático e de fácil operacionalização em campo Dado o tamanho da U.A., é possível levantar várias unidades no tempo equivalente a medição de uma unidade de área fixa Com uma rede de pontos dentro do povoamento pode ter uma visão mais abrangente do mesmo Não ocorrem erros de demarcação de unidades de amostra VANTAGENS Tempo de medição menor que em todos os outros métodos 3. Métodos de Amostragem 3.2.2.1 Vantagens e desvantagens do Método de Prodan Estimadores podem ser tendenciosos quando as árvores estão muito aglutinadas ou muito espalhadas Devido ao pequeno tamanho da unidade não há como se obter bons estimadores para variáveis de manejo florestal, como altura dominante, mortalidade e outras DESVANTAGENS 3. Métodos de Amostragem 3.2 Métodos de Área Variável Neste método o critério probabilístico de seleção dos indivíduos na unidade de amostra se da de duas formas: 3.2.3 Método de Strand Método ainda pouco conhecido e empregado no Brasil 1. Com a proporcionalidade ao diâmetro, para cálculo da área basal e do número de árvores por hectare 2. Proporcional a altura das árvores para se obter o volume e o numero de arvores por hectare 3. Métodos de Amostragem 3.2.3 Métodos de Área Variável – Método de Strand CRITÉRIOS DE SELEÇÃO A U.A. é construída sobre uma linha de comprimento (L) dentro da floresta alvo do inventário, sobre qual são enumeradas todas as árvores do lado esquerdo do observador, e é dívida em duas etapas: 1° Com a proporcionalidade ao diâmetro: Utiliza o principio de Bitterlich para seleção das árvores, observando apenas as árvores situadas a esquerda da linha (L), onde serão medidos os DAP’s das árvores para estimativa da G e N 3. Métodos de Amostragem 3.2.3 Métodos de Área Variável – Método de Strand CRITÉRIOS DE SELEÇÃO 1° Com a proporcionalidade ao diâmetro: 3. Métodos de Amostragem 3.2.3 Métodos de Área Variável – Método de Strand CRITÉRIOS DE SELEÇÃO 2° Com a proporcionalidade à altura: As árvores são selecionadas com probabilidade proporcional a altura das árvores para estimar o volume e n° árvores por hectare, o procedimento de seleção é feito enumerando todas ás árvores cuja distância da árvore à linha seja igual ou menor que a metade de sua altura total, ou seja, (D ≤ h/2) 3. Métodos de Amostragem 3.2.3 Métodos de Área Variável – Método de Strand CRITÉRIOS DE SELEÇÃO 2° Com a proporcionalidade à altura: 3. Métodos de Amostragem 3.2.3 Métodos de Área Variável – Método de Strand Estimativa do Número de Árvores por hectare Com a proporcionalidade à altura: Com a proporcionalidade ao diâmetro: i i R h k 2 di = DAP das árvores incluídas, em metros L = Comprimento da linha, em metros K2 = fator de proporcionalidade entre a altura das árvores e a distância à linha (L) Ri = distância a ser tomada em relação a árvore de referência 3. Métodos de Amostragem 3.2.3 Métodos de Área Variável – Método de Strand Estimativa da Área Basal por hectare Com a proporcionalidade ao diâmetro: di = DAP das árvores incluídas, em centímetros L = Comprimento da linha, em metros G = área basal estimada, em m².ha-1 3. Métodos de Amostragem 3.2.3 Métodos de Área Variável – Método de Strand Estimativa do Volume por hectare di = DAP das árvores incluídas, em centímetros F = fator de forma médio do povoamento V = volume estimado, em m³.ha-1 2 1 * 4 m i di kL fV Se os diâmetros forem medidos em centímetros, o volume resultará diretamente em m³.ha-1, para manter o cálculo na mesma unidade, conforme observado por PÉLLICO NETTO e BRENA (1997) 3. Métodos de Amostragem 3.2.3 Métodos de Área Variável – Método de Strand Exemplo Em um povoamento de Pinus sp., aplicou-se o método de Strand através do levantamento das árvores selecionadas ao longo de uma linha de 15,7 m (5π). Nesta U.A., usando o FAB = 2, foramselecionados inicialmente indivíduos com proporcionalidade ao diâmetro, para o cálculo da área basal e do número de árvores por hectare; posteriormente, foram selecionados indivíduos proporcional a altura, para se obter o volume por hectare Exemplo (FAB = 2) e L = 15,7 Seleção Árv. Selec di (cm) h (m) 1/di (m) 1/hi (m) di² (cm) d 1 33,1 3,021148 1095,61 2 32,79 3,04971 1075,18 3 41,7 2,398082 1738,89 4 38,83 2,575328 1507,77 5 34,06 2,935995 1160,08 6 29,6 3,378378 876,16 Total 6 210,08 17,35864 h 1 33,1 28,8 0,034722 1095,61 2 34,06 29 0,034483 1160,084 3 28,97 28,4 0,035211 839,2609 4 25,15 28,1 0,035587 632,5225 5 30,56 28,6 0,034965 933,9136 6 36,61 29,4 0,034014 1340,292 7 32,79 28,8 0,034722 1075,184 Total 7 201,1 0,243704 7076,867 Método Strand com seleção proporcional ao diâmetro Seleção Árv. Selec di (cm) h (m) 1/di (m) 1/hi (m) di² (cm) d 1 33,1 3,021148 1095,61 2 32,79 3,04971 1075,18 3 41,7 2,398082 1738,89 4 38,83 2,575328 1507,77 5 34,06 2,935995 1160,08 6 29,6 3,378378 876,16 Total 6 210,08 17,35864 Estimativa do número de árvores por hectare: m i idL FAB N 1 1200 haárvN /7232,31235864,17* 7,15 2200 Método Strand com seleção proporcional ao diâmetro Estimativa do volume por hectare: Estimativa da área basal por hectare: m i id L FAB G 12 . hamG /²82,298,210. 7,152 .2 2 1 * 4 m i di kL fV hamV /³3824,371697,7453* 7,15*5,0*4 498,0 Método Strand com seleção proporcional à altura Seleção Árv. Selec di (cm) h (m) 1/di (m) 1/hi (m) di² (cm) h 1 33,1 28,8 0,034722 1095,61 2 34,06 29 0,034483 1160,084 3 28,97 28,4 0,035211 839,2609 4 25,15 28,1 0,035587 632,5225 5 30,56 28,6 0,034965 933,9136 6 36,61 29,4 0,034014 1340,292 7 32,79 28,8 0,034722 1075,184 Total 7 201,1 0,243704 7076,867 Estimativa do número de árvores por hectare: m i ihL k N 1 2 110000 haárvN /44,3102437,0. 7,15 210000 Método Strand com seleção proporcional à altura Estimativa do volume por hectare: 2 1 * 4 m i di kL fV hamV /³38,371697,7453* 7,15*5,0*4 498,0 3. Métodos de Amostragem 3.2.3.1 Vantagens e desvantagens do Método de Strand Minimização ou eliminação de erros provenientes da demarcação de parcelas Apresenta flexibilidade para se reduzir o tamanho da unidade amostral pela redução sucessiva do fator (K). Isto significa aumentar sucessivamente o ângulo Não há necessidade de medir altura para determinação do volume Pode ser usado em florestas nativas para avaliação da regeneração natural, por manter uma mesma base de abordagem para todos os estratos arbóreos da floresta VANTAGENS Menor tempo a campo para levantamentos 3. Métodos de Amostragem 3.2.3.1 Vantagens e desvantagens do Método de Strand Necessidade de se conhecer o fator de forma Apresenta limitações em inventários contínuos DESVANTAGENS 3. Métodos de Amostragem 3.2 Métodos de Área Variável Rápida execução em campo, pois dispensa a instalação de uma unidade amostra específica. 3.2.4 Método dos Quadrantes É um dos métodos de distância utilizado em levantamentos fitossociológicos no Brasil A grande limitação desse método é o número de árvores amostradas em cada ponto, que torna necessário assumir que as espécies tenham distribuição aleatória, para que se possa ter uma estimativa mais precisa da densidade 3. Métodos de Amostragem 3.2 Métodos de Área Variável 1. Método de Quadrantes Centrado em um ponto 3.2.4 Método dos Quadrantes Existem duas formas de aplicar o método : 2. Método de Quadrantes Centrado em uma árvore Recapitulando .... 1. Faça um resumo (máximo 1 folha) sobre os métodos de amostragem: apresente as principais características e aplicações, vantagens e desvantagens, informações relevantes… Não se prenda a apresentação de slides 3. Métodos de Amostragem ENTREGAR PRÓXIMA AULA Revisão bibliográfica CAMPOS, J. C. C. e LEITE, H. G. Mensuração Florestal: Perguntas e Respostas. Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG. Ed. UFV, 2013, 605p. PÉLLICO NETTO, S.; BRENA, D. Inventário florestal. Curitiba: Universidade Federal do Paraná, 1997, 316 p. QUEIROZ, W. T. Amostragem em Inventário Florestal. Universidade Federal Rural da Amazônia, UFRA. Belém, AM, 2012. 441p. NOTAS DE AULA DE INVENTÁRIO FLORESTAL DO PROFESSOR CYRO M.C. FAVALESSA. UFMT. NOTAS DE AULA DE INVENTÁRIO FLORESTAL DA PROFESSORA MARTA S. V. SCCOTI. 3. Métodos de Amostragem Revisão bibliográfica SANQUETTA, C. R.; WATZLAWICK, L. F.; DALLA CÔRTE, A.; FERNANDES, L. A. V. Inventários florestais: planejamento e execução. Curitiba, 2009, 271 p. SCOLFORO, J. R. S.; MELLO, J. M. Inventário Florestal, Textos Acadêmicos, Lavras, UFLA/FAEPE, 2006. 561p. SOARES, C. P. B.; PAULA NETO, F.; SOUZA, A. L. Dendrometria e Inventário Florestal. Viçosa, UFV, 2009. 272p. 3. Métodos de Amostragem Métodos de Amostragem Universidade Federal de Rondônia Departamento de Engenharia Florestal Campus Rolim de Moura INVENTÁRIO FLORESTAL UNIDADE III Prof. MSc. Karen Janones da Rocha karenrocha@unir.br