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DENDROMETRIA CONCEITO No setor florestal, o conhecimento sobre os recursos existentes se dá através da medição ou estimação de atributos das árvores e das florestas, além de muitas características das áreas sobre as quais as árvores estão crescendo, por meio de instrumentos e métodos apropriados. Dentro deste contexto, enquadra-se a Dendrometria (DENDRO= árvore e METRIA = medição), palavra de origem grega, que representa um ramo da ciência florestal que trata da medição da árvore, tanto do ponto de vista individual quanto coletivo. MEDIDAS Três fatores governam a escolha das medidas a serem realizadas nas árvores: (a) a facilidade e a velocidade com que as medidas podem ser realizadas; (b) a exatidão com que elas podem ser feitas e (c) a correlação entre as medidas e as características para as quais se deseja uma estimativa. Medidas diretas: determinação; os diâmetros e as circunferências dos troncos das árvores, o comprimento das toras, a espessura da casca, a altura das árvores abatidas, entre outras. Medidas indiretas: estimação; tem-se aquelas que estão fora do alcance direto do homem, sendo necessário, muitas vezes, a utilização de métodos óticos. Entre estas medidas, pode-se citar a altura e o volume das árvores em pé. Algumas conversões freqüentemente realizadas em Dendrometria citam-se: 1 cm = 10 mm; 1m = 100 cm; 1 polegada = 2,54 cm; 1 pé = 30,48 cm; 1 hectare = 10.000 m2. Em geral, toda grandeza física tem um valor verdadeiro (valor exato da grandeza). Conseqüentemente, o erro de uma medição é a diferença entre o valor da medida e o valor exato da grandeza em questão. Para realizar uma medida de uma grandeza física qualquer de forma correta, deve-se: a) escolher um instrumento adequado para a medida; b) aprender a utilizar o instrumento; c) aprender a ler a escala de medida desse instrumento. A não observância destes itens acarreta em erros de medição. Entre os erros de medição têm-: a) Erros estatísticos: estes erros são resultantes de variações aleatórias da medida devido a fatores não controlados. Por exemplo, a presença de corrente de ar quando se está realizando uma medida de massa em uma balança muito sensível. b) Erros sistemáticos: estes erros têm causas diversas e influem na medida sempre num mesmo sentido, para mais ou para menos em relação ao verdadeiro valor da grandeza. Por exemplo, a falta de calibração de um instrumento. c) Erros grosseiros: estes não são erros do ponto de vista da teoria dos erros. São considerados enganos que operador comete durante a medição ou nos cálculos durante a análise dos dados. A exatidão de uma medida é um conceito qualitativo e refere-se a quanto os valores medidos se aproximam do verdadeiro valor da grandeza. Quanto > a exatidão de uma medida mais próxima ela estará do verdadeiro valor da grandeza. A precisão de uma medida, também, é um conceito qualitativo e é usado para caracterizar a magnitude dos erros presentes na medida. Quanto < a magnitude dos erros > a precisão da medida. O número de dígitos com que deve ser escrito o número associado ao valor de uma medida depende da precisão do instrumento. O dígito estimado no valor de uma medida é chamado de Algarismo significativo duvidoso. Os demais dígitos que compõem o valor da medida são chamados de Algarismos significativos exatos. MEDIDAS Quando operações aritméticas são realizadas, freqüentemente há a necessidade de arredondar os resultados obtidos, p/ q estes reflitam adequadamente a confiabilidade do valor. Isto é, arredondamentos são necessários para que os resultados tenham um número apropriado de algarismos significativos. Estes arredondamentos são efetuados no algarismo menos significativo de um número, ou seja, naquele algarismo significativo mais à direita do número. Entre os critérios de arredondamento mais utilizados, tem-se: a) se o algarismo à direita daquele que será o menos significativo do resultado for ≤ do que 4, o resultado deverá ser mantido; b) se o algarismo à direita daquele que será o menos significativo do resultado for ≥ a 5, o resultado deverá ser arredondado para cima. DIÂMETRO CIRCUNFERÊNCIA E ÁREA BASAL Considerando o fuste de uma árvore, pode-se tomar várias medidas de diâmetro ao longo deste fuste. No entanto, o mais usual é medir o diâmetro com casca à altura do peito, denominado de DAP. a) É uma característica que pode ser facilmente avaliada. Em comparação com outras características das árvores, as medidas são mais confiáveis. Erros de medição e suas causas são reconhecidas e podem ser limitados a um valor mínimo pela utilização de instrumentos apropriados, pela utilização de métodos de medição adequados e pelos cuidados nas tomadas das medidas; b) O DAP é o elemento mais importante medido em uma árvore, pois fornece a base para muitos outros cálculos. Ele serve para a obtenção da área seccional à altura do peito (AS), medida importante no cálculo do volume das árvores e de povoamentos, a qual é dada pela seguinte expressão: 4 2DAP AS = , DAP em metros. 40000 2DAP AS = , DAP em centímetros. As quais fornecem a área seccional em metros quadrados (com pelo menos 4 casas decimais). c) A freqüência do número de árvores em classes de diâmetro (classes de DAP) define a distribuição diamétrica da floresta, a qual é um resultado essencial no inventário e no manejo florestal. A distribuição diamétrica serve como base para a definição do estoque de crescimento e para análise de decisões econômicas e silviculturais; d) Com os DAP, pode-se calcular a área basal do povoamento, pelo somatório das AS das árvores: i n i ASB 1= = A área basal é um importante parâmetro da densidade do povoamento. Normalmente é expressa em m2/ha, fornecendo o grau de ocupação de uma determinada área por madeira. A área basal deve ser expressa pelo menos com duas casas decimais. A preferência da altura do peito como uma referência de altura: a) à altura do peito, os instrumentos de medição de diâmetros são facilmente manuseados; b) em muitas árvores as deformações, normalmente presentes na base do fuste das árvores, estão bem reduzidas acima da altura do peito. Baseando-se no Sistema Internacional de Unidades – SI, no Brasil o DAP é medido à altura de 1,30m sobre o nível do solo. Nos Estados Unidos o DAP é medido a 1,37m; na Inglaterra e outros países europeus a 1,29m e; no Japão a 1,25m. Estas diferentes alturas de medição do DAP implicam em impedimento na comparação de valores de B em nível internacional. DIÂMETRO CIRCUNFERÊNCIA E ÁREA BASAL Cabe mencionar que ao invés de medir o diâmetro com casca a atura do peito, pode-se medir também, dependendo do instrumento, a circunferência com casca a altura do peito. Neste caso, esta medida define o CAP. Deve-se apenas observar que a utilização desta medida no cálculo da área seccional implica na sua conversão para DAP. Medidas de diâmetro e circunferência a altura do peito Suta: é um instrumento comum para a medição direta do diâmetro. Ela consiste de uma barra graduada e de dois braços paralelos dispostos perpendiculares à barra. Um braço é fixo e o outro se desloca de um lado para o outro. O erro instrumental mais freqüente se deve à falta de paralelismo dos braços da suta, resultando em tendências negativas. Assim sendo, obtém-se diâmetros menores do que os diâmetros verdadeiros e, conseqüentemente, áreas seccionais menores do que as verdadeiras. Erros de medição com a suta: a) inclinação da suta: influencia positivamente sobre o cálculo da área seccional, uma vez que os diâmetros medidos são maiores do que os verdadeiros. b) não observância da altura de medição: o erro pode ser positivoou negativo se o diâmetro foi medido acima ou abaixo do ponto exato de medição. c) variação da pressão de contato: a força exercida pelos braços da suta sobre o fuste pode resultar em compressão da casca. A pressão dos braços da suta contra a árvore constitui um efeito negativo, ou seja, há tendência de obter diâmetros menores do que as verdadeiras medidas de diâmetros. Entre todos os erros discutidos, sem dúvida, este é o mais difícil de controlar. Fita diamétrica: permite obter tanto o diâmetro quanto a circunferência do fuste e de galhos. Em países tropicais, a fita tem sido exaustivamente utilizada, uma vez que é praticamente impossível utilizar uma suta quando as árvores possuem de diâmetros muito grandes. Normalmente as fitas são feitas de materiais resistentes de tal forma que não sofram variações no seu comprimento e nos intervalos de graduação devido a variações climáticas e nem sofram desgaste devido ao contato com casca das árvores. Elas possuem duas escalas, uma para obter a circunferência e outra para obter o diâmetro. c d = Independentemente do instrumento em que forem obtidos os diâmetros ou as circunferências, estes devem ser expressos com duas casas decimais, na escala em cm, e com quatro casas decimais, na escala em m. Os erros de medição com a fita diamétrica são semelhantes aos erros com a suta: inclinação da fita; não observância da altura de medição; variação da pressão de contato (o erro cometido pela pressão da fita sobre o fuste das árvores é < do que o erro cometido com a suta, tendo em vista o material empregado na sua confecção e a menor pressão exercida sobre a árvore). Desvio da seção do fuste da forma circular De uma maneira geral, a área da seção do fuste de uma árvore assemelha-se muito à forma circular, algumas espécies apresentam área seccional extremamente irregular ao longo do fuste. Outras espécies, por sua vez, apresentam deformações somente na parte inferior do fuste. DENDROMETRIA DIÂMETRO CIRCUNFERÊNCIA E ÁREA BASAL Isto se deve a fatores externos como inclinação do terreno, direção do vento, luminosidade e condições da copa das árvores, os quais têm efeito significativo sobre a forma do fuste das árvores, bem como a própria pré- disposição genética da espécie. O desvio da seção do fuste da forma circular pode ser caracterizado por: a) Déficit de conveccidade: diferença entre a área encerrada por uma fita diamétrica e a verdadeira área da seção; b) Déficit isoperimétrico (igual perímetro): é dado para todas as áreas convexas fechadas, partindo de um verdadeiro círculo. A circunferência de todas as áreas convexas é sempre > do que a circunferência de um círculo de igual área. Do ponto de vista prático, isso quer dizer que para árvores com seções bem próximas a circulares tanto faz medir o diâmetro ou a circunferência, por meio de suta ou fita diamétrica, que as áreas seccionais serão bem próximas das áreas de um círculo. Em árvores com desvio de forma, terão de ser medidos pelo menos dois diâmetros (com uma suta obviamente), p/ o cálculo da média aritmética dos diâmetros e, conseqüentemente, da área seccional. Devido às condições ambientais, geralmente evita-se o trabalho de coleta de dados durante as estações de crescimento. Se os diâmetros são medidos durante a estação de crescimento, as áreas basais determinadas no começo da estação podem diferir daquelas calculadas no final da estação. Assim sendo, medições repetidas periodicamente devem ser realizadas no mesmo período do ano e, de preferência, em épocas de menor crescimento. A casca é definida como parte do corpo da árvore a qual fica junto com o câmbio. Ao amostrar a casca, muitas vezes, o câmbio solta-se e adere-se sob a casca. Do ponto de vista da mensuração ele é considerado parte integrante da casca. Muitas espécies possuem uma casca macia, podendo ser penetradas facilmente com diferentes instrumentos. Outras, porém, são extremamente duras, de tal forma que a espessura da casca deverá ser obtida retirando-se um pedaço da casca com um instrumento cortante. Deve-se destacar a relação entre o diâmetro com casca (dcc), o diâmetro sem casca (dsc) e a espessura da casca (Ec). dsc = dcc – 2Ec Deve-se converter 1o a Ccc p/ dcc p/ depois descontar 2x a espessura de casca. Distribuição diamétrica A caracterização de uma floresta é dada pela sua composição florística (espécies) e a sua distribuição diamétrica, definida pela distribuição do número de árvores em classes diamétricas sucessivas. A estrutura diamétrica de uma floresta equiânea (árvores de mesma idade) tende a uma distribuição normal, podendo apresentar ≠ configurações devido a seu estágio de desenvolvimento (idade) e ao local de plantio. A estrutura diamétrica de uma floresta inequiânea (árvores de diferentes idades intermisturadas) tende a uma distribuição no formato de J-invertido, podendo apresentar ≠ configurações devido a seu estágio de desenvolvimento. A amplitude das classes diamétricas, bem como o número de classes varia de acordo com a magnitude dos diâmetros. Considera-se o centro de cada classe como o eixo das ordenadas (eixo x) e a freqüência do número de árvores o eixo das abscissas (eixo y). DIÂMETRO CIRCUNFERÊNCIA E ÁREA BASAL Estatísticas associadas ao diâmetro A média aritmética dos diâmetros pode ser calculada de duas formas diferentes, ou seja, utilizando os dados individuais dos diâmetros ou utilizando os dados de uma tabela de freqüência: n d D i n i 1= = ou i n i ii n i f fcl D 1 1 = = = Em que: di = diâmetro da i-ésima árvore; n = número total de árvores; cli= centro da i-ésima classe diamétrica; fi = freqüência na i-ésima classe diamétrica. Nem sempre haverá a coincidência das estimativas das médias. Quanto maior a amplitude da classe e maior a variabilidade dos diâmetros dentro das classes, maior a diferença entre as estimativas médias calculadas pelas duas maneiras. A área seccional média de um conjunto de n árvores pode ser obtida por: n AS SA = ou 4 2q SA = A área seccional média pode ser obtida, ainda, dividindo-se a área basal pelo número de árvores. A média quadrática dos diâmetros ou o diâmetro quadrático (q): n d q i n i 2 1= = ou i n i ii n i f fcl q 1 2 1 = = = ou 4 = SA q O diâmetro médio (q) é sempre maior ou igual à média dos diâmetros. Nunca é menor! A área basal pode ser obtida utilizando o diâmetro equivalente: 2DAPdeq = 4 2 eqd AB = 40000 2 eqd AB = ALTURA Serve essencialmente p/ computar o volume de árvores individuais e, em conexão com a idade, para determinar a qualidade de um local para a produção de madeira. As seguintes definições de altura são utilizadas no inventário florestal: a) Altura total: é a distância entre o chão e o final da copa da árvore. A altura total é uma variável independente em muitas tabelas de volume, bem como usada para a determinação da qualidade do local; b) Altura da copa: é a distância entre o começo e o final da copa da árvore, em que o começo da copa é definido pela inserção do primeiro galho vivo ou bifurcação. Esta altura normalmente é utilizada para a definição da intensidade da desrama em árvores destinadas à produção de madeira serrada. c) Alturacomercial: é a distância entre algum ponto na parte inferior do fuste (tronco) e um diâmetro comercial, definido por determinado uso; ou é a distância entre algum ponto na parte inferior do fuste e algum defeito ou bifurcação do fuste da árvore. Em povoamentos naturais, nos países tropicais, este ponto na parte inferior do fuste geralmente é definido imediatamente acima de deformações na sua base. d) Altura do fuste (tronco): é a distância entre o chão e o começo da copa da árvore. Em certas circunstâncias, a altura do fuste coincide com a altura comercial. ALTURA Estimação de alturas A estimação da altura das árvores é feita utilizando-se instrumentos denominados de hipsômetros. Os hipsômetros podem ser divididos em 2 categorias, de acordo com o seu princípio de construção: a) Os que se baseiam no princípio geométrico (relação entre triângulos); Entre os hipsômetros baseados neste princípio de construção, tem-se o hipsômetro de Christen. Em que: BD = altura total da árvore; BC = comprimento da baliza auxiliar apoiada na parte inferior do fuste da árvore; bd = tamanho do hipsômetro (≈ 30 cm); c = escala do instrumento. Desta forma, tem-se a seguinte relação, por semelhança de triângulos: cb CB db DB = Dado que os segmentos BC e bd são conhecidos, basta simular várias alturas (BD) para graduar o hipsômetro. O hipsômetro de Christen possui baixa precisão para árvores muito altas devido ao adensamento da escala. Para evitar a necessidade de correções nas estimativas das alturas, deve-se utilizar uma baliza auxiliar do mesmo tamanho daquela que foi utilizada para graduar o instrumento. Para utilizar corretamente o hipsômetro de Christen o observador, segurando o hipsômetro com os braços esticados e na direção dos olhos, deve se deslocar até que a árvore se encaixe na abertura do instrumento. Concomitante a isto, uma baliza, de mesmo tamanho que graduou o hipsômetro deve ser encostada na árvore que se deseja estimar a altura. Altura estimada da árvore é obtida no ponto de interseção entre o topo da baliza e a escala do instrumento. b) Os que se baseiam no princípio trigonométrico (relação entre ângulos e distâncias). Nível de Abney (A), Blume-Leiss (B), Haga (C) e Suunto Clinômetro (D). Para a utilização correta destes instrumentos deve-se conhecer a distância entre o observador e a árvore, para que as leituras no instrumento - uma na base da árvore e outra no topo da árvore ou em qualquer outro ponto superior - sejam feitas corretamente. DENDROMETRIA ALTURA A altura da árvore BC pode ser obtida, então, por: CDDBCB += LtgLtgCB += → )( tgtgLCB += LtgLtgBC −= → )( tgtgLBC −= LtgLtgCB −= → )( tgtgLCB −= Tem-se uma expressão geral para estimar a altura das árvores (H), quando o hipsômetro fornece os ângulos de leitura: )( tgtgLH = a) Percentagem )( 100 21 PP L H += P1 e P2 = leituras em percentagem. b) Leitura direta 21 HHH = H1 e H2 = leitura superior e leitura inferior, em metros. REGRA GERAL: A escala do hipsômetro baseado no princípio trigonométrico normalmente é dividida em duas partes, assumindo valor zero no centro da escala e valores positivos à direita do zero e negativos à esquerda. Independentemente da escala de graduação dos hipsômetros (percentagem, graus ou metros), se as leituras forem obtidas em lados opostos da escala (positiva e negativa) elas devem ser somadas para obter a altura da árvore. Se forem obtidas no mesmo lado (mesmo sinal), elas devem ser subtraídas. No caso A, mostrado anteriormente, as leituras serão somadas. Nos casos B e C, elas serão subtraídas. As expressões gerais, utilizadas para estimar a altura das árvores, levam em consideração a distância reduzida entre o observador e a árvore (L). Até uma declividade de ± 10o as expressões podem ser utilizadas sem a necessidade de correção desta distância, ou seja, a distância horizontal (L) é igual à distância medida no campo. Para declividades acima deste valor utiliza-se a seguinte expressão para corrigir a distância: DL = cos Em que: D = distância medida no campo, em metros; θ = ângulo de inclinação do terreno, em graus. No caso da utilização de hipsômetros com escala de leitura direta em metros, o operador deve se posicionar no campo a uma distância tal que forneça as leituras corretas. Esta distância é dada pela seguinte expressão: cos L D = Do ponto de vista operacional, para evitar a correção da distância entre o operador do hipsômetro e a árvore, em terrenos c/ declividade maior que 10o, o operador deve se posicionar na mesma cota que a base da árvore, seguindo as curvas de nível. Alguns instrumentos fornecem a declividade do terreno em % (P). Assim sendo, deve-se utilizar a seguinte expressão para obter ângulo de declividade em graus: ArctgP= ALTURA Erros nas medições das alturas a) Erros relacionados ao objeto: dificuldade de visualizar o final da copa da árvore ou a base do fuste (alta regeneração), árvore inclinada. 2,, AACACA += b) Erros relacionados aos instrumentos c) Erros relacionados ao observador (operador): Problemas de visão, técnica incorreta da tomada das leituras nos instrumentos, operação incorreta do instrumento, distância incorreta entre o observador e a árvore, entre outros. A relação entre as alturas das árvores e seus DAP’s define a chamada relação hipsométrica. Expressando-se corretamente esta relação através de modelos de regressão pode-se estimar a altura das árvores de um povoamento florestal medindo-se apenas o seu DAP. Este procedimento implica em redução de custo do inventário, porém pode acarretar uma diminuição da precisão das estimativas das alturas. VOLUME Madeira do toco: consiste de raízes e do volume do toco, o qual depende da altura do toco; Fuste comercial: parte do fuste compreendido entre o toco e um diâmetro limite superior (diâmetro comercial) ou um defeito no fuste; Galhos comerciais: porção dos galhos com diâmetros maiores que o diâmetro comercial; Fuste não comercial: parte do fuste com diâmetro menor do que o diâmetro comercial; Galhos pequenos e não comerciais: a porção de galhos com diâmetros menores que o diâmetro comercial ou galhos mal-formados. Para espécies que apresentam algum impedimento quanto à utilização dos galhos para fins comerciais, seja pela qualidade tecnológica, seja pela limitação do diâmetro de utilização ou pela má formação, o volume comercial da árvore será definido apenas pelo volume do fuste comercial. Dependendo da utilização do fuste da árvore, tem-se que determinar a quantidade de casca presente no fuste para uma correta definição do volume comercial, isto é, determinar somente a parte da árvore que será utilizada comercialmente. Forma do fuste Seria muito desejável se os fustes das árvores possuíssem forma cilíndrica, pois o seu volume poderia ser obtido por: h d V = 4 2 Em que: V = volume do fuste; d = diâmetro do fuste; h = comprimento do fuste. Principais fatores q afetam a forma do fuste das árvores: • Espécie: a forma do fuste das árvores varia de espécie p/ espécie, principalmente devido à taxa de crescimento e de características genéticas; • Idade: a conicidade do fuste das árvores tende a ser menor em árvores mais velhas; • Espaçamento: em povoamentos com espaçamento entre árvoresmais reduzido o fuste das árvores tendem a ser menos cônicos; • Qualidade do local: em locais “piores”, o fuste das árvores apresentam crescimento mais irregular e, conseqüentemente, o fuste das árvores são mais irregulares. VOLUME Determinação do volume do fuste a) Princípio do Xilômetro: recipiente com água onde as toras de madeira são colocadas e o volume de água deslocado, igual ao volume das toras, é medido em uma régua graduada. O xilômetro deve ser utilizado para pequenas toras, haja vista o gasto excessivo de tempo na realização das operações. Além disso, a água deve ser trocada toda vez que ela se turvar, para não propiciar estimativas de volume incorretas. b) Cubagem Rigorosa: consiste em quantificar volume de partes do tronco para em seguida obter o volume da árvore utilizando que é igual à soma dos volumes das seções ou partes do fuste. O volume de cada seção é obtido por fórmulas aproximativas: 1) Huber LASV = 2/1 V = volume da seção, em m3; AS1/2 = área seccional com ou sem casca, obtida na metade do comprimento da seção, em m2; L = comprimento da seção, em metros. 2) Smalian L ASAS V + = 2 21 AS1 e AS2 = áreas seccionais c/ ou s/ casca, obtidas nas extremidades da seção, em m2. 3) Newton L ASASAS ++ = 6 4 V 22/11 As expressões fornecem estimativas do volume de seções individuais do fuste da árvore. O volume total com ou sem casca de um fuste pode ser obtido, então, pelo somatório dos volumes (Vi) das n seções do fuste: i n i VV 1= = Os volumes das árvores devem ser expressos com pelo menos quatro casas decimais. A percentagem de casca pode ser calculada por: 100% − = Vcc VscVcc Casca Determinação de volumes comerciais a) Volume Frankon V= (C/4)2 * L Em que: V = volume Frankon com ou sem casca, em metro cúbico; C = circunferência com ou sem casca na metade do comprimento da tora, em metros; L = comprimento da tora, em metros. b) Volume de madeira esquadrejada: quando uma determinada tora é desdobrada na serraria, nem todo o seu volume é convertido em madeira serrada, tendo em vista as imperfeições, os defeitos e a própria forma da tora. O volume de madeira esquadrejada (V) é dado por: V = A x L Em que: V = volume de madeira esquadrejada, em metro cúbico; L = comprimento da tora, em metros, A = área esquadrejada, em m2. Estimação do volume do fuste a) Fator de forma: o volume real do fuste de uma árvore pode ser considerado como uma % do volume de um cilindro, definido pelo DAP e pela altura total ou comercial das árvores (HT ou HC). Essa relação entre os volumes define o chamado fator de forma (f), expresso por: Vcilindro Vreal f = ; f <1 O volume de uma árvore, com ou sem casca, pode ser estimado multiplicando-se o volume do cilindro por um fator de forma médio (f) com ou sem casca, apropriado para a espécie. DENDROMETRIA VOLUME b) Quociente de forma: considerando o decréscimo natural do diâmetro ao longo do fuste, pode-se definir o chamado quociente de forma, que é uma razão entre diâmetros. Tem-se o quociente de forma de Schiffel: DAP D Q H2/1= ; Q< 1 D1/2H = diâmetro medido na metade da HT da árvore. c) Equação de volume: para o fator de forma, o volume do fuste das árvores pode ser expresso como uma % do volume de um cilindro. Assim, o volume do fuste de uma árvore pode ser obtido por: fHT DAP V = 4 2 Considerando que a expressão π/4 x f é uma constante, denominada, genericamente, de β0. HTDAPV = 20 No entanto, como o volume não é função apenas do diâmetro e da altura da árvore, ou seja, existem outros fatores correlacionados com o volume, o termo ε (erro aleatório) deve ser adicionado à expressão, definindo o modelo de regressão denominado de modelo volumétrico da variável combinada: = HTDAPV 20 O modelo volumétrico da variável combinada apresenta- se muito rígido, assumindo que o DAP esteja elevado ao quadrado e que a altura total das árvores esteja elevado a 1. Assumindo que a variáveis DAP e HT estejam associadas aos parâmetros β1 e β2 , os quais podem assumir diferentes valores em função dos dados amostrais, o modelo anterior fica assim definido: = 210 HTDAPV O modelo acima é conhecido mundialmente como o modelo volumétrico de Schumacher & Hall, desenvolvido em 1933. Para facilitar o ajuste do modelo e corrigir problemas estatísticos relacionados às pressuposições básicas da regressão como a normalidade dos erros e a heterocedasticidade da variância, o modelo de Schumacher & Hall normalmente é ajustado na sua forma linear: +++= LnHTLnDAPLnV 210 Existe a necessidade de ajustar o modelo (ou equação) para obter estimativas dos seus parâmetros. Os dados necessários para o ajuste de um modelo volumétrico vêm da cubagem rigorosa, ou seja, medições do DAP e da altura total e dados de volumes (com ou sem casca). As árvores selecionadas para a cubagem rigorosa devem representar a distribuição diamétrica da floresta, abrangendo todas as classes de DAP. Além disso, deve-se cubar um número de árvores suficiente para caracterizar a variância dos volumes dentro de cada classe diamétrica. Como critério prático, normalmente são cubadas rigorosamente de 5 a 7 árvores por classe de diâmetro. A precisão de um modelo volumétrico pode ser avaliada através de estatísticas denominadas de medidas de precisão, obtidas utilizando-se os elementos da análise de variância da regressão (ANOVA): Em que: p = no. de variáveis independentes do modelo. n Y C n i == 1 2)( VOLUME Hipótese do teste “F”: Ho: β0 = β1 = … = βn Ha: Pelo menos um parâmetro é estatisticamente diferente de zero. Em termos práticos, se F calculado > F tabelado, então a regressão existe. Senão, para qualquer valor de X (variável independente) o correspondente valor de Y será igual à média de Y (variável dependente). Embora o teste “F”possa indicar que a regressão existe, ele não garante que todas as variáveis são estatisticamente significativas a um dado nível de probabilidade. Nesse caso, há a necessidade de se efetuar o teste “t” (Student) para os parâmetros separadamente: )ˆ(ˆ 0ˆ i i cal V t − = Cujas hipóteses a serem testadas são: Ho: βi = 0 e Ha: βi = 0, onde V(βi) é a variância dos parâmetros. Se “t” calculado > “t” tabelado, rejeita-se Ho. Então, se é estatisticamente diferente de zero, a variável deve permanecer na equação. Se algum parâmetro for estatisticamente = zero, teoricamente a variável deveria ser tirada da equação e uma nova equação ser ajustada sem ela. Contudo, se a variável for não significativa, porém possuir significado biológico ou tiver caráter explicativo muito forte p/ o fenômeno, ela deve permanecer. Uma vez efetuada a análise de variância, as medidas de precisão podem ser calculadas. a) Coeficiente de Determinação (R2): Informa a percentagem da variação dos dados observados em torno da média que está sendo explicada pela equação ajustada. 0 ≤ R2 ≤ 100. 100 Re2 = SQTotal gressãoSQ R Quanto mais próximo de 100, maior será a precisão do modelo. b) Erro Padrão da Estimativa (Sy.x): indica o erro médio associado ao uso da equação. síduoQMS XY Re. = Quanto menor o valor do erro padrão da estimativa, menor será o erro associado ao uso da equação. Embora as medidas apresentadas indiquem a precisão do modelo, umaanálise complementar deve ser feita através dos resíduos, obtidos pela diferença entre os valores observados da variável dependente (volume) e os valores estimados pela equação. A análise dos resíduos permite, mesmo sendo um modelo preciso, inferir sobre a existência de problemas de heterocedasticidade de variância. O comportamento desejável de um gráfico de resíduo é aquele em que os resíduos apresentam-se uniformemente distribuídos, independentemente do tamanho da árvore, e próximos de zero. Taper e múltiplos volumes Outras alternativas p/ estimar volume do fuste são os modelos de taper (descrevem o afilamento natural do fuste da árvore) e os modelos de múltiplos volumes. Estes modelos permitem a estimação de volumes de partes do fuste das árvores para diversos usos. Modelos de Taper a) Modelo de KOZAK et al. (1969): + + += 2 210 2 HT h HT h DAP d Em que: d = diâmetro com casca ou sem casca em uma altura qualquer (h), em centímetro; DAP = diâmetro com casca medido a 1,30 metros do solo, em centímetro; h = altura em que ocorre um determinado diâmetro d, em metros; HT = altura total, em metros; β0, β1 e β2 = parâmetros do modelo; ε = erro aleatório. b) Modelo de DEMAERSCHALK (1972): = − 3210 22222 2 10 HTLDAP DAP d L = HT – h, corresponde à distância do topo da árvore até um ponto qualquer no fuste, em metros. VOLUME Para obter o volume de um a determinada parte do fuste ou até mesmo o volume total do fuste: dhdV h h = 2 2 1 40000 Em que: h1 = limite inferior de altura, acima da qual deseja-se estimar o volume do fuste, em metros; h2 = limite superior de altura, abaixo da qual deseja-se estimar o volume do fuste, em metros; d = diâmetro comercial que define o volume a ser estimado, em centímetros. Modelo de múltiplos volumes − = + d DAP TX DAP d HTDAPV 43 21 1 0 1exp Em que: TX é uma variável binária, assumindo valores 0 e 1. Se d = 0, a equação ajustada fornece o volume total. Se assumir qualquer outro valor, a equação fornece o volume até o diâmetro estipulado. Se TX = 0, a equação fornece o volume com casca. Se TX = 1, a equação fornece o volume sem casca. Desta forma, ao invés de ajustar uma equação para cada volume desejado, pode- se utilizar apenas uma equação para estimá-los. O modelo apresentado é um modelo não-linear devido a não aditividade de seus parâmetros. Assim sendo, há a necessidade de ajustá-lo através de um processo iterativo, por meio de programas computacionais específicos. Volume de madeira empilhada: a obtenção do volume de madeira de uma pilha por meio da multiplicação das suas dimensões define o chamado volume estéreo, que segundo INMETRO, é o volume de uma pilha de madeira roliça, em que além do volume sólido de madeira estão incluídos os espaços vazios normais entre as toras. Assim sendo, um estéreo consiste na quantidade de madeira contida em uma pilha de 1,0 m x 1,0 m x 1,0 m, cujas toras variam em área seccional, curvatura e forma, o que permite a existência de muitos espaços na pilha, não ocupados por madeira. O volume de madeira empilhada, em estéreo (st): zyxV **= Em que: V = volume da pilha, em st; x = comprimento das toras, em metros; y = comprimento da pilha, em metros; z = altura da pilha, em metros. Quando em uma das dimensões, toras não possuírem o mesmo comprimento, usa-se o valor médio. O volume sólido de um conjunto de toras de madeira empilhadas pode ser obtido pelo somatório dos volumes das toras individuais ou por meio de medições das dimensões da pilha de madeira e aplicação de um fator de conversão, denominado de fator de empilhamento (Fe), o qual é dado por: 0,1 )( )( 3 = stV mV F empilhado sólido e ou 0,1 )( )( 3 = mV stV F sólido empilhado e Em que o volume sólido pode ser o Vcc ou o Vsc, fornecendo, assim, o fator de empilhamento com ou sem casca, respectivamente. Conhecendo-se o volume em estéreo de uma pilha, pela multiplicação das suas dimensões, o volume sólido de madeira da pilha com ou sem casca, poderá ser obtido multiplicando-se o volume em estéreo por um fator de empilhamento com ou sem casca médio, apropriado p/ a situação. Vários aspectos afetam o empilhamento da madeira: espécie, diâmetro e comprimento da tora, espessura da casca, forma de empilhamento (manual ou mecanizado), tempo que a madeira empilhada permanece no campo, espaçamento de plantio, a idade das árvores, a qualidade do local, entre outros, de tal forma que a utilização de um único fator como constante de conversão do volume estéreo de madeira em volume sólido, em condições muito variadas de empilhamento, constitui-se uma justificada preocupação. DENDROMETRIA BIOMASSA Biomassa é toda massa orgânica produzida em uma determinada área, normalmente expressa em termos de peso seco. A quantificação da biomassa dos diversos compartimentos de uma floresta se faz presente em estudos relacionados ao risco de incêndios, ao potencial energético da madeira, a ciclagem de nutrientes, fixação de carbono, entre outros. Nestes estudos, a expressão da produção em termos de peso seco permite comparações entre diferentes tecidos de diferentes espécies vegetais, uma vez que a quantidade de água presente nestes tecidos não é considerada, identificando espécies apropriadas para a produção de carvão, celulose, entre outros produtos, bem como especificando a adubação correta e o manejo correto das florestas. A biomassa de folhas, galhos e raízes [PS(c)] de uma determinada árvore pode ser obtida por: )( )(*)( )( aPU aPScPU cPS = PS = peso seco, PU = peso úmido, a = amostra, c = folhas ou raízes no campo. Biomassa da madeira e da casca [PS(c)] presentes no fuste da árvore: )(*)( DBMTouDBCVcPS = Em que: PS(c) = biomassa da madeira ou da casca, em kg; V = volume de madeira ou da casca, em m3; DBMT = densidade básica média da madeira, em kg/m3; DBC = densidade básica da casca, em kg/m3. Biomassa da manta orgânica Quando se deseja amostrar a quantidade de material orgânico que será depositado durante certo período de tempo, em estudos relacionados com ciclagem de nutrientes e produção de biomassa em povoamentos florestais, a amostragem se dá pela utilização de caixas coletoras dispostas entre as árvores, ao longo das linhas de plantio. As caixas coletoras devem possuir em torno de 1 m2 de base, 10 cm de altura e fundo de náilon, e ficar suspensas cerca de 50 cm de altura. Contudo, quando se deseja conhecer a quantidade de material orgânico, em decomposição, depositado sobre o solo, são lançadas pequenas parcelas retangulares (gabaritos), que variam de 30 a 50 cm de lado, entre as árvores, ao longo das linhas de plantio. ESTIMAÇÃO POR UNIDADE DE ÁREA Árvore-modelo é a arvore cujo DAP é igual ao diâmetro médio (q) do povoamento, sendo este definido por: n d q i n i 2 1− = Diante desta situação e aplicando o conceito da árvore- modelo, a área basal do povoamento (B) obtido por: N q B = 000.40 2 NSAB = O volume do povoamento (V) será obtido por: NVV eloárvore = −mod NVV = Para o cálculo da estimativa de área basale do volume do povoamento há a necessidade de medir os diâmetros das árvores do pequeno povoamento para encontrar o diâmetro médio, identificar a árvore cujo DAP seja igual ou aproximadamente igual ao diâmetro médio e obter o volume da árvore-modelo, através da cubagem rigorosa, de equações de volume, fator de forma, entre outras maneiras. ESTIMAÇÃO POR UNIDADE DE ÁREA Pode-se utilizar mais de uma árvore-modelo, porém selecionadas com base na distribuição diamétrica do povoamento. )( 1 ii n i fVV = = Em que: n = número de classes diamétricas; Vi = volume da árvore-modelo na i-ésima classe de diâmetro; fi = freqüência do número de árvores na i-ésima classe de diâmetro. A área basal do povoamento será obtida por: = = i i n i f cl B 000.40 2 1 Em que: cli = centro da classe diamétrica. Parcela de área fixa Se forem medidos o DAP e a altura de todas as árvores da parcela pode-se elaborar o seguinte arquivo de dados, em que os volumes podem ser obtidos através de uma equação de volume e as áreas seccionais através de expressões já apresentadas. Com os dados apresentados na tabela acima pode-se obter o diâmetro médio e a altura média das árvores da parcela, q representam as árvores do povoamento, bem como pode-se obter os somatórios dos volumes e das áreas seccionais das árvores na parcela, que são fundamentais para se obter as estimativas para o povoamento. MÉTODO DE BITTERLICH Walter Bitterlich, um engenheiro florestal austríaco, idealizou um método para obter estimativas da área basal por hectare em povoamentos florestais sem medir os diâmetros das árvores e sem lançar parcelas de área fixa. Para isso, ele inventou, a princípio, a barra de Bitterlich, composta por uma haste de 1 m de comprimento, tendo um visor numa extremidade e na outra uma mira de 2 cm de largura. Mais tarde o método foi aperfeiçoado de tal maneira que ele fornecesse estimativas de volume por hectare. O método ao qual Bitterlich chamou “prova de numeração angular” baseia- se no seguinte postulado: “dando-se um giro de 360o, as árvore que apresentarem DAP maior ou igual a um ângulo conhecido e constante devem ser qualificadas. O número de árvores qualificadas (n) multiplicado por uma constante (K), denominada de fator de área basal, fornecida por um instrumento apropriado, fornece diretamente a área basal por hectare (B/ha)”. Seja a seguinte situação onde em um ponto de amostragem, dando-se um giro de 360o, apenas três árvores foram qualificadas por apresentarem DAP maior ou igual ao ângulo de visada (n=3): Supondo que o fator de área basal (K) seja igual a 1, a área basal por hectare naquele ponto de amostragem será: B/ha = n.K B/ha = 3.1 = 3 m2/ha MÉTODO DE BITTERLICH Instrumentos a) Barra de Bitterlich: simples de ser construído e consiste de uma haste de comprimento L com um visor em uma das extremidades e uma mira na outra extremidade c/ uma abertura (d). Para uma barra com d=2 cm e L=100 cm, o fator de área basal (K) deste instrumento será igual a 1, ou seja, cada árvore qualificada representa 1 m2/ha. b) Relascópio de espelho: utilizado em terrenos com qualquer declividade. Apresenta pequenas dimensões (13,0 x 6,5cm) e pesa cerca de 400 gramas. Além da obtenção da área basal do povoamento em m2/ha, ele permite a obtenção de alturas, diâmetros ao longo do fuste, distâncias horizontais e declividade do terreno. Determinação do fator de área basal (K) Seja a seguinte situação em que apenas uma árvore (n=1) com DAP = D foi qualificada com uma barra de Bitterlich, dando-se um giro de 360º. Em que: R = distância máxima entre o observador até o centro da árvore (distância crítica) para que a árvore seja qualificada, em m; d = abertura da mira, em cm; L = comprimento da barra de Bitterlich, em cm; AS = área seccional, em m2; e A = área da parcela imaginária definida por R, em m2. Tal que: 4 2D AS = ; D em m; e A = π.R2. Pode-se estabelecer a seguinte relação fundamental, que é muito importante para a descrição matemática do método: d/L = D/R. Tradicionalmente, a área basal por hectare em uma parcela de área fixa é obtida pela seguinte expressão: parceladaÁrea AShaB n i .. 10000 */ 1= = Uma vez que na figura anterior existe apenas uma árvore na parcela circular definida por R, então, a área basal por hectare será igual a: 2 2 2 2 2 25002500 10000 4 / == = R D R D R D haB Como d/L = D/R, então a expressão acima fica: 2 2500/ = L d haB Desta forma, pode-se concluir que o fator de área basal (K) pode ser obtido por 2500(d/L)2. Assim sendo, para uma barra com d=2 cm e L=100 cm, o fator de área basal (K) deste instrumento será igual a 1. Definição da relação: B/ha = n . K Seja o exemplo em que n árvores com DAP’s D1, D2,... Dn, sendo D1 ≠ D2 ≠ ... ≠ Dn, foram qualificadas em um ponto de amostragem com uma barra de Bitterlich. Sejam, também, R1, R2,..., Rn e A1, A2,..., An, os raios e as áreas das parcelas referentes às n árvores qualificadas. DENDROMETRIA E INVENTÁRIO FLORESTAL MÉTODO DE BITTERLICH Princípio de Bitterlich para a qualificação de n árvores com DAP’s diferentes. Como d/L = D/R é uma relação válida para qualquer DAP (D), uma vez que todas as árvores foram qualificadas com mesma barra de Bitterlich, tem-se que: 222 2500...25002500/ ++ + = L d L d L d haB KnKKKhaB =+++= .../ Comprovando o princípio de Bitterlich. Definição do número de árvores e volume por hectare De acordo com o princípio da “prova de numeração angular”, cada árvore contada representa uma quantidade em m2/ha, dependendo do fator de área basal (K) utilizado. Dessa forma, se for qualificada apenas uma árvore de área seccional (As) com fator K = 1 (d = 2 e L = 100 cm), a área basal será B = 1 * 1 = 1 m2/ha. Por outro lado, o número de árvores por hectare que cada árvore qualificada representa (N/ha) é dado por: ASKhaN // = O volume por hectare que cada árvore qualificada representa é dado: haNVhaV /ˆ/ = Onde Vˆ é o volume da árvore da árvore qualificada, obtido através de equações de volume, fatores de forma, entre outros métodos. Árvores que apresentam DAP’s iguais a abertura da barra de Bitterlich ou iguais à largura da faixa no Relascópio: Nestas situações, o observador deverá medir o DAP da árvore em dúvida, para calcular a distância crítica (R): d LDAP R = K DAP R = 50 Barra de Bitterlich e Relascópio, respectivamente. Além disso, o observador deverá medir a distância do observador até o meio da árvore (distância no campo) para saber se a árvore será qualificada ou não. Se a distância no campo for maior que a distância crítica, a árvore não será qualificada. Se for menor, a árvore será qualificada. Há casos em que a distância no campo pode ser igual à distância crítica. Neste caso, a árvore deverá ser qualificada como “meia” (1/2), ou seja, se o instrumento tiver um fator de área basal (K) igual a 2, a árvore qualificada representará apenas 1 m2/ha. Conseqüentemente, o número de árvores por hectare e o volume por hectare também serão divididos por 2. CONCEITOS Os inventáriosflorestais são procedimentos para obter informações sobre quantidades e qualidades de recursos florestais e de muitas características das áreas sobre as quais as árvores estão crescendo. Embora existam inúmeros procedimentos, um inventário florestal completo pode providenciar diversas informações, entre elas: A. Estimativas de área; B. Descrição da topografia; C. Mapa da propriedade; D. Acessos (estradas, rios,...); E. Facilidade de transporte de madeira; F. Estimativas da quantidade e da qualidade de diferentes recursos florestais; G. Estimativas de crescimento (se o inventário for realizado mais de uma vez); Informações adicionais sobre fauna, recursos hídricos entre outras podem ser coletadas, quando necessárias. A ênfase sobre um determinado elemento no inventário florestal será maior ou menor em função dos seus objetivos. PLANEJAMENTO DO INVENTÁRIO FLORESTAL Um importante passo na elaboração do procedimento de inventário é o desenvolvimento de um plano de execução compreensível antes do início dos trabalhos, ou seja, de um bom planejamento das atividades do inventário. O seguinte checklist inclui todos, ou quase todos, os itens que devem ser considerados no planejamento de um inventário florestal. No entanto, cabe salientar que os itens abaixo nem sempre têm a mesma importância ou nem sempre são todos necessários nos inventários florestais. 1. Objetivos do inventário 2. Informações a. Mapas, fotografias aéreas e levantamentos passados b. Indivíduos ou organização suporte do inventário c. Disponibilidade de recursos 3. Descrição da área a. Localização b. Tamanho (hectares) c. Facilidade de transporte, acesso e topografia d. Características gerais das florestas 4. Desenho de amostragem a.Estimação da área (mapas, fotos, medições em campo) b.Determinação das quantidades: peso, volume (unidades: m3, kg, st, ...) c. Tamanho e forma das unidades amostrais d. Método de amostragem e. Precisão requerida do inventário f. Intensidade amostral requerida para satisfazer a precisão requerida g. Tempo e custo para as fases do trabalho (alocação de parcelas, determinação da área, ...) 5. Procedimentos para o trabalho de campo a. Equipe organizadora (no de equipes, no de pessoas por equipe) b. Suporte logístico e de transporte c. Locação e estabelecimento das unidades amostrais d. Determinação das informações correntes da floresta (DAP, altura, ...), incluindo instruções sobre medidas das árvores e alocação correta das unidades de amostra e. Instrumentos e equipamentos f. Planilhas e fichas para anotar as observações g. Controle de qualidade (verificação de erros) h. Conversão de dados e digitação (CAP/DAP,...) 6. Compilação e procedimentos de cálculo a. Conversão das unidades de campo para expressões de quantidade desejáveis (equações, fatores) b. Cálculo do erro de amostragem PLANEJAMENTO DO INVENTÁRIO FLORESTAL c. Métodos utilizados (programas, computadores) 7. Relatório final a. Formato b. Estimativa de tempo para o preparo c. Pessoal responsável pela preparação d. Método de reprodução (xerox, impressora) e. Número de cópias f. Distribuição g. Informações requeridas no relatório final g.1. Tabelas e gráficos g.2. Mapas e mosaicos g.3. Relatório descritivo (narrativo) 8. Manutenção a. Estocagem dos dados b. Planos para a atualização do inventário 9. Tempo e custo (mapeamento, trabalho de campo, compilação, relatório final e estocagem dos dados) A decisão de como conduzir um inventário depende sobretudo da necessidade da informação, ou seja, dos objetivos a serem alcançados, bem como dos recursos disponíveis e da precisão requerida. TIPOS DE INVENTÁRIO FLORESTAL Existem vários tipos de inventário, os quais são normalmente definidos pelo seu objetivo. ▪ Inventário pré-corte: realizado antes da exploração, com uma alta intensidade amostral; ▪ Inventário florestal convencional: para a obtenção do estoque de volume de madeira; ▪ Inventário florestal contínuo: objetivo de verificar as mudanças ocorridas em uma floresta, em um determinado período de tempo; ▪ Inventário para planos de manejo: realizado com alto grau de detalhamento (estimativas por classe de diâmetro, por espécie) em florestas inequiâneas. ▪ Inventário de sobrevivência: realizado após o plantio, com o objetivo de verificar o % de falhas/sobrevivência das mudas no campo. De uma forma genérica, os inventários florestais podem ser classificados: a. Quanto à forma de coleta de dados Enumeração ou senso: todos os indivíduos são observados e medidos. Nos inventários (completos ou 100%), obtém-se os verdadeiros valores dos parâmetros da população. Amostragem: constituem a maioria dos inventários realizados em todo o mundo. Nesses inventários, observa-se parte da população, obtendo-se estimativas dos seus parâmetros. A amostragem permite obter estimativas precisas das florestas em menor tempo e custo se a floresta for extensa. b. Quanto a abordagem da população no tempo Inventários temporários: realizado apenas uma vez. A estrutura da amostragem é abandonada. EX: inventário pré-corte. Inventários contínuos: realizado várias vezes. Neste caso, a estrutura da amostragem é materializada de forma mais duradoura para poder medir novamente os mesmos elementos ao longo do tempo. c. Quanto ao detalhamento Inventário exploratório: a coleta de dados, neste caso, é mínima, uma vez que o inventário é realizado para avaliar a cobertura florestal (tipos) e a extensão das áreas. Inventário de reconhecimento: os principais objetivos desses inventários são determinar a composição florística e o potencial madeireiro da floresta, sem o controle da precisão. Inventário detalhado: as informações são obtidas com precisão até o nível de classe diamétrica. INVENTÁRIO FLORESTAL CENSO OU INVENTÁRIO 100% O inventário de prospecção ou inventário 100%, diferentemente dos usuais inventários por amostragem é a enumeração completa de todos os indivíduos de tamanho comercial e pré-comercial que ocorrem em uma área. Apropriado para pequenas áreas ou áreas com pequeno número de indivíduos, uma vez que a medição de muitos indivíduos (árvores) constitui atividade com grande dispêndio de tempo e com um muito elevado. Mesmo sendo realizado em pequena floresta, o censo pode acarretar erros na coleta de dados. Isso se deve ao fato de que, normalmente, as florestas, sejam elas plantadas ou naturais, possuem grande número de árvores por unidade de área. Assim, embora o censo não possua erro de amostragem, devido à medição de toda a população, podem ocorrer erros de não amostragem, os quais são de difícil detecção. A opção pela realização do inventário de prospecção embasará o planejamento de todas as atividade relacionadas com a proteção, a preservação e a conservação, a níveis de árvores e de comunidades florestais, além de facilitar a fiscalização e autuação pelos órgãos responsáveis. Os dados obtidos do inventário 100% com mapeamento em coordenadas UTM, qnd integrados e processados num Sistema de Informações Geográficas (SIG), geram mapas com, respectivamente, a localização das árvores, a infra-estrutura e acesso à área, e as árvores selecionadas. Sobretudo, esta atividade poderá apoiar decisões de intervenções futuras na florestas visando proteger e preservar árvores individuais e coletivamente, proporcionando conservar e até mesmo elevar a biodiversidade.FREITAS (2001), utilizou uma metodologia que consistiu na divisão da área de manejo em talhões e estes subdivididos em setores de inventário de 40 m de largura e comprimento variável, de acordo com a forma do talhão. Antes do início da coleta dos dados, são abertas picadas na floresta, orientadas paralelamente à largura do setor de inventário, maior comprimento, e eqüidistantes em 40 m. A cada 30 m, ao longo da picada, deverá ser colocado um piquete da cor amarela com, aproximadamente, 1,20 m de altura para servir de referência para as medições das coordenadas (x, y) de localização de cada árvore com DAP ≥ 20 cm.O método de inventário de prospecção baseou-se na utilização de equipamento digital de medição denominado de Vertex da marca Forestor®. Este aparelho trabalha com pulos ultrasônicos e é formado por duas unidades, o instrumento medidor e o transponder originador dos sinais. O aparelho utilizado, é também um hipsômetro digital que permite a leitura da inclinação das picadas e a altura das árvores. A equipe de inventário é formada por quatro pessoas: um anotador e três mateiros. A coordenada y é medida ao longo da picada. A forma de obtenção dos dados e de caminhamento (varredura) em cada setor de inventário é executada da seguinte forma: cada setor é percorrido no sentido da picada lateral que o delimita, isto é, no sentido do seu maior comprimento. O líder (anotador), caminha pela picada com as planilhas de campo e c/ o distanciômetro digital (Vertex). Para cada árvore que apresentar DAP ≥ 20 cm, ou genericamente, DAP igual ou maior que o nível de inclusão, o mateiro responsável pelo transponder se desloca até a mesma e encosta o equipamento no tronco, à altura do DAP (1,3m do solo). Desta forma é possível ao anotador proceder à leitura da coordenada x, isto é, a distância da árvore em relação à picada. As coordenadas e os demais dados referentes à árvore são ditados ao líder, que após anotá-los e confirmar os mesmos dá o sinal para a equipe continuar o inventário. Cada vez que for adicionada uma árvore à planilha, o líder anota a distância percorrida pela equipe (coordenada y). CENSO OU INVENTÁRIO 100% Por conseguinte, são medidas as coordenadas de campo necessárias para a execução do trabalho de mapeamento em escritório. Ao termino da varredura do setor de inventário, inicia-se o inventário do próximo setor, e assim, sucessivamente, até completar o inventário de cada talhão. Ao término do inventário de cada talhão, inicia-se no próximo talhão, e dessa forma, executa-se o inventário até o último talhão. FUPEF (1983) utilizou uma metodologia que consiste no encaminhamento, em ziguezague, em faixas de floresta de 50 m por 1000 m. Sete pessoas auxiliavam nas tarefas de medição do DAP, altura, identificação, planejamento e determinação da localização da árvores na faixa. O rendimento da operação ficou entre 10 e 15 hectares por dia. AMARAL et al. (1998) também recomendam que a largura das faixas de inventário de prospecção seja de 50 m. Neste caso, o censo é realizado com uma equipe de quatro pessoas: dois ajudantes, um identificador e um anotador. Os ajudantes percorrem as bordas da faixa de inventário procurando árvores passíveis de serem mapeadas, sendo cada um responsável por uma faixa de 25 m, enquanto o identificador e o anotador se deslocam pelo centro da faixa. Os laterais também identificam e avaliam as árvores no talhão. No sistema Celos de Manejo, adotado para as florestas do Suriname (BODEGON e GRAAF, 1994), as subunidades, chamados de setor de prospecção, apresentam dimensões de 40 m por 250 m (1 ha). A equipe é formada por 5 pessoas que se posicionavam a um espaçamento de 10 m. Ao sinal do líder, a equipe se locomove ao longo da parcela no sentido do maior comprimento (250 m). Quando uma árvore comercial é observada a equipe pára, os dados da árvores são informados ao líder que também anota a distância percorrida, eixo x, e a distância até o ajudante, eixo y. Após a marcação da árvores a equipe volta a percorrer lentamente a subunidade. Uma equipe bem treinada é capaz de cobrir cerca de 20 a 25 ha por dia. Nos exemplos citados, as atividades do inventário de prospecção foram realizadas após a abertura sistemática de picadas em todo o talhão de exploração anual. Estas, além de facilitarem a locomoção e orientação na floresta, foram as responsáveis pela exatidão na determinação da localização das árvores. TEORIA DA AMOSTRAGEM As informações em um inventário florestal são obtidas pela medição e avaliação de árvores e de várias características da área sob a qual as árvores estão crescendo, através de medições tomadas sobre o solo ou através de fotografias aéreas, imagens de satélite, etc. Como as populações florestais apresentam um elevado número de indivíduos e de características quantitativas e qualitativas, nota-se a necessidade de se utilizar procedimentos de inventários florestais pela aplicação de técnicas de amostragem. Assim sendo, a amostragem é um procedimento normal em inventários florestais, que permite obter estimativas de diferentes parâmetros populacionais com precisão e menor custo. Conceitos básicos População: contempla 2 pressuposições: os indivíduos são da mesma natureza, diferem entre si, de acordo c/ uma feição, atributo típico ou característica denominada variável. Amostra: porção de dada população que é examinada, permitindo que façam inferências sobre a população em questão. Unidades de amostra: unidades em q serão realizadas as avaliações quantitativas e qualitativas sobre as feições de uma população. Podem ser povoamentos, talhões, unidades administrativas, parcelas de área fixa ou faixas, ou pontos de amostragem. TEORIA DA AMOSTRAGEM Parâmetro ou característica de uma população: é um valor ou constante que é obtido para dada variável de interesse, se todas as u.a. de uma população forem mensuradas. O valor estimado de um parâmetro é sempre referido como uma estimativa, cujo valor deve ser o mais próximo do referido valor de um parâmetro populacional. Estimadores: fórmulas matemáticas usadas no intuito d condensar informações obtidas através da amostragem, em um único número, a estimativa. Em um inventário, como em qualquer procedimento de amostragem, primeiramente deve-se buscar a exatidão de uma estimativa que pode ser conseguida quando visar o máximo de precisão e eliminar, ou reduzir a um mínimo, o efeito de tendências “bias”. Erro de amostragem: trata-se do erro que se incorre por se avaliar apenas parte da população. Fatores que aumentam a probabilidade de ocorrência do erro de amostragem: tamanho da amostra, variabilidade das u.a. dentro da população e o método de seleção das unidades de amostra. Erros de não amostragem: não advindos do processo de amostragem. Devido a equívocos na alocação das u.a., na tomada de dados (medição de árvores) ou no registro dos dados ou das observações, emprego de métodos falhos na compilação e erro no processamento dos dados (cálculos, estimadores tendenciosos, falhas nos softwares, etc.). Erro total = Erro de amostragem + Erro de não amostragem: diferença entre a estimativa de uma amostra e o valor verdadeiro da população. Variância (S2): dispersão dos dados em relação à média.S = desvio padrão e CV = coeficiente de variação = percentual do desvio padrão em relação à média. 11 )( 2 12 1 2 12 − − = − − = = == n n Y Y n YY S i n i i n i i n i 2SS = 100= Y S CV Erro padrão: é um desvio padrão entre as estimativas médias, em vez de ser entre as u.a. individuais. (A) n S n S S Y == 2 (B) )1( 2 N nn S S Y −= (A) população infinita e (B) população infinita. Erro de amostragem: 100% = Y tS E Y tSE Y = 100 %)( YE E = Limite de confiança: limites dentro dos quais se espera encontrar o verdadeiro valor do parâmetro da população, a um dado nível de probabilidade. Y StYIC = O valor de “t”, para um nível de probabilidade selecionado, é obtido da tabela de distribuição de Student, usando-se n-1 graus de liberdade, em que n é o tamanho da amostra. Delineamento de amostragem Um delineamento de amostragem, para atingir os objetivos de qualquer inventário florestal, é determinado pelo tipo de unidade de amostra; pelo tamanho e forma da unidade de amostra escolhida (quando o inventário se utiliza de parcelas de área fixa); pelo número de unidades de amostra a ser empregado; e pela forma de seleção e distribuição das parcelas sobre a área florestal (métodos de amostragem), seguido pelos procedimentos adotados de medição das árvores nas unidades selecionadas e pela análise dos dados resultantes. Os principais fatores que influenciam o planejamento de um inventário florestal são: objetivos; recursos disponíveis; tipologia florestal e sua variabilidade; condições topográficas e acessibilidade à área; precisão requerida em torno da média. INVENTÁRIO FLORESTAL TEORIA DA AMOSTRAGEM Tipos, formas, tamanhos e alocação das u.a. Um dos objetivos centrais da mensuração florestal é a obtenção do valor total de algum atributo relacionado às árvores que compõem a floresta. Como, às vezes, é impossível realizar o censo ou inventário 100%, os inventários florestais são feitos por amostragem, sendo as árvores selecionadas individualmente ou em grupos, denominados “unidades de amostra”, para a obtenção de estimativas dos atributos da floresta. As unidades de amostra, unidades básicas onde são executadas as medições de características quantitativas e qualitativas da população, podem possuir área fixa (parcelas ou faixas) ou área variável, no caso da amostragem por pontos; ser constituída por linha de amostragem; ou ainda, ser a própria árvore, no caso de procedimentos envolvendo árvores-modelo. a) os centro das unidades de amostra circulares podem ser facilmente marcados, ao passo que qualquer identificação da linha do centro de unidades de amostra em faixas é mais dispendiosa; b) os limites de uma unidade de amostra circular não são facilmente determinados, ao contrário das unidades quadradas ou retangulares; c) em terrenos com declividade acentuada deve-se utilizar preferencialmente parcelas retangulares, de forma que o seu maior eixo fique orientado no sentido da declividade; d) as parcelas retangulares tem grande % de bordadura = > probabilidade de ocorrer erros de não amostragem por inclusão ou omissão incorreta de indivíduos na borda de parcelas quadradas ou retangulares; e) parcelas com mais de 50 m de comprimento são denominadas faixas, utilizadas quando há hipótese de haver diferenças ou variações na quantidade de um parâmetro de acordo c/ um gradiente ambiental, normalmente associado à topografia. O tamanho da u.a. deve ser tal que seja suficiente para incluir um número representativo de árvores, porém pequeno o suficiente para que a relação entre o tempo de estabelecimento versus tempo de trabalho na coleta de dados dessa unidade não seja alta em demasia, o que oneraria os custos desse inventário. Não existe, no entanto, um tamanho ótimo de unidade de amostra, haja vista que este depende do grau de agrupamento das árvores e do custo do processo de amostragem, ou seja, deve existir um intervalo limitado de tamanhos no qual a eficiência da amostragem é máxima, tanto em termos de precisão quanto em termos de custo. Quanto a alocação das unidades de amostra, alguns cuidados devem ser observados: a. Em florestas eqüiâneas (plantios), por exemplo, a alocação das unidades de amostra de área fixa deve obedecer as linhas de plantio para que as unidades representem a área útil de cada planta. Considerando um espaçamento de 3m x 3m entre plantas, a área útil de cada planta será de 9m2. Se forem utilizadas árvores como limites da unidade de amostra, teria-se 9 árvores em uma parcela de 36m2 de área, representando uma área útil por planta de 4m2. Para representar a área útil de 9m2 das 9 árvores amostradas a unidade de amostra deveria ter sido locada entre as linhas de plantio. TEORIA DA AMOSTRAGEM b. Em terrenos com declividade maior do que 10o a área da unidade de amostra deve ser corrigida, de tal forma que fique no mesmo plano de referência (horizontal) dos mapas utilizados para a definição do desenho da amostragem. A correção da área da unidade de amostra é dada pela seguinte expressão: )cos(= baAr Em que: Ar = área reduzida, em m2; a = menor lado da parcela, em m; b = maior lado da unidade de amostra, em m; θ = ângulo de inclinação do terreno, em graus. Tamanho da amostra O tamanho da amostra é dependente do objetivo do inventário; dos recursos disponíveis; da precisão requerida, dada pelo erro admissível em torno da média, em determinado nível de probabilidade; da variabilidade da característica a ser medida; e do método de seleção e distribuição das unidades de amostra. Critérios para definir o tamanho de uma amostra: a) em função de determinada % da área da população a ser amostrada. Ex: intensidade 1:5 = a cada 5 ha, uma u.a. de tamanho conhecido será lançada e medida no campo. b) em razão de um erro de amostragem estabelecido antecipadamente, segundo determinado nível de probabilidade. 2 22 E St n = 2 22 %)(E CVt n = ; para populações infinitas N St E St n 22 2 22 + = N CVt E CVt n 22 2 22 %)( + = para populações finitas. Em que: n=tamanho da amostra; E=precisão requerida ou erro admissível em torno da média, em termos absolutos; S2=variância da característica analisada nas u.a.; t=valor tabelado da estatística “t” de Student, a dado nível de significância (α) e n–1 graus de liberdade; N=no total de u.a. da população. Seleção e distribuição das u.a. Como as u.a. serão selecionadas e distribuídas em campo, no inventário florestal? Os métodos de seleção e distribuição de u.a. podem ser classificados em 2 grupos: probabilísticos e não probabilísticos. Na amostragem probabilística, a probabilidade de seleção de qualquer unidade de amostra é conhecida. Esta probabilidade é maior que zero e pode ser a mesma para todas as unidades, em todos os momentos da seleção da unidade, ou pode variar com o progresso da amostragem. Freqüentemente, nos trabalhos de inventário florestal, as probabilidades não são conhecidas, mas assumidas serem iguais para todas as unidades de amostra. Na amostragens não probabilística, as unidades que constituem a amostra não são selecionadas pelas leis da chance, mas pelo julgamento pessoal ou sistematicamente.Como exemplo de métodos de amostragem probabilísticos, tem-se: 1. Amostragem com igual probabilidade de seleção das unidades de amostra: casual simples, casual estratificada, multiestágio, multifase. 2. Amostragem com probabilidade variável: por listagem, com probabilidade proporcional à predição – 3P, proporcional ao tamanho – PPS. Como exemplo de métodos de amostragem não probabilísticos, tem-se: 1. Amostragem seletiva 2. Amostragem sistemática 100 1 = = Y SP CV M j jj TIPOS DE AMOSTRAGEM 1) Amostragem casual simples: na seleção de uma amostra com n u.a., todas as possíveis combinações de n unidades teriam as mesmas chances de ser selecionadas. A distribuição e alocação de u.a. de forma casual sobre uma área que será inventariada somente será eficiente se a área for homogênea quanto à distribuição da variável de interesse. 2) Amostragem casual estratificada: consiste na divisão da população em sub-populações mais homogêneas em termos de distribuição da variável de interesse, denominadas estrato, dentro dos quais se realiza a distribuição das u.a. de forma aleatória. Será mais eficiente, se a variabilidade dentro de cada estrato for < que aquela considerando toda a população. Vantagens em relação à amostragem casual simples: p/ um mesmo tamanho da amostra, propicia estimativas mais precisas (< erro de amostragem); para mesma precisão requerida, tem-se menor tamanho de amostra. (a) = = M j jNN 1 (b) = = M j jnn 1 (c) j n i ij j n Y Y j == 1 (d) = = == M j jj M j jj YP N YN Y 1 1 (e) YNY =ˆ (f) jj YNY = ˆ (g) 1 2 1 2 1 2 − − = = = j j ij n i ij n i j n n Y Y S j j (h) 2 jj SS = (i) 2 YY SS = M=número total de estratos; Pj=Nj/N=% do no de u.a. em cada estrato em relação ao no total de u.a. ou % da área total de cada estrato em relação à área total. (a) número total de u.a. na população; (b) número de u.a. lançadas em todos os estratos; (c) média estimada da variável Y em cada j-ésimo estrato; (d) média estratificada ou média ponderada; (e) valor total estimado de Y para a população; (f) valor total estimado de Y para cada j-ésimo estrato; (g) variância estimada de Y em cada j-ésimo estrato; (h) desvio padrão de Y em cada j-ésimo estrato; (i) erro padrão da média estimada. Fixação proporcional: a distribuição do no total de u.a. nos diferentes estratos é função da proporção das áreas dos estratos em relação à área total da população. Tamanho da amostra: N SPt E SPt n M j jj M j jj = = + = 1 22 2 1 22 )( 2 1 22 )(E SPt n M j jj = = Número de u.a. em cada estrato: nPn N N n j j j == Fixação ótima: a distribuição é em função da proporção das áreas e da variabilidade do estrato. Tamanho da amostra: N SPt E SPt n M j jj M j jj = = + = 1 22 2 2 1 2 )( 2 2 1 2 )(E SPt n M j jj = = Número de u.a. em cada estrato: n SP SP nn S N N S N N n jj N j jj jj jN j j j j j j == == 11
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