INTA, UNSE y UNLP presentaron tecnología de avanzada para medición forestal

Se presentó una herramienta innovadora para la medición de la estructura forestal mediante tecnología LiDAR a través de una jornada de trabajo en el Campo Experimental del INTA Santiago del Estero, de la que participó un equipo multidisciplinario e interinstitucional de investigadores de la Cátedra de Agrimensura de la Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías de la UNSE, de los Grupos de Recursos Naturales y Producción Animal del INTA Santiago del Estero, del Grupo de Recursos Naturales del INTA Quimilí, del INTA Alto Valle y de la Universidad Nacional de La Plata.

El objetivo de la jornada fue realizar una prueba de campo para evaluar el potencial de los nuevos instrumentos y comenzar a proyectar de manera conjunta el desarrollo de productos y aplicaciones. De esta manera se espera establecer las bases para comenzar a promocionar los potenciales servicios que puede brindar esta tecnología a instituciones y organizaciones públicas y privadas.

Esta jornada de trabajo representa un avance significativo en la aplicación de tecnologías avanzadas para la gestión y conservación de nuestros recursos naturales. Las mediciones y modelos desarrollados no solo proporcionarán datos precisos e inéditos, sino que también permitirán implementar estrategias más efectivas para la gestión sostenible del bosque y el uso de la tierra.

Equipo multidisciplinario e interinstitucional de investigadores de INTA, UNSE y UNLP

 El sensor LiDAR (Light Detection and Ranging) utilizado fue adquirido por la UNSE en 2023 a través de la convocatoria Equipar Ciencia del ex Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación y es el único de su tipo en manos de una universidad pública. Los receptores GNSS (Global Navigation Satellite System) utilizados fueron adquiridos por INTA Santiago del Estero en el 2023 con financiamiento del Proyecto “Estrategias y herramientas para validar, optimizar y diversificar los proyectos de Manejo de Bosque con Ganadería Integrada-MBGI”, de la convocatoria Proyectos Federales de Innovación 2022.

Este tipo de iniciativas destacan la importancia de la colaboración interdisciplinaria e interinstitucional y el uso de tecnología de punta para enfrentar los desafíos ambientales y promover prácticas sostenibles en la gestión de los recursos naturales.

Aplicaciones potenciales

El equipo multidisciplinario e interinstitucional desarrollará una investigación conjunta en relación con la:
1. Estimación de stock de carbono: Se espera desarrollar un modelo sólido de estimación de stock de carbono a escala regional, utilizando algoritmos de aprendizaje automático que integren productos derivados de sensores remotos ópticos, radar y LiDAR.
2. Gestión de incendios forestales: Ajustar un modelo de estimación de carga de combustibles, mejorando así la recuperación de modelos de combustible en ecosistemas forestales y optimizando la gestión de incendios.
3. Delimitación de sitios ecológicos: Crear un modelo de elevación digital para ajustar la metodología de delimitación de sitios ecológicos.

Las mediciones realizadas

La jornada de trabajo se realizó en el módulo de 35 ha de recría de vaquillonas en un sistema silvopastoril, en un bosque nativo del Campo Experimental que el INTA tiene en La Abrita, donde se realizan actividades de investigación y transferencia en la performance de recría de vaquillonas de reposición, componente forestal y ambiental. Dentro del mismo, se seleccionaron dos lotes contrastantes en cuanto a tipo de vegetación y nivel de intervención antrópica.

El escáner LiDAR emite cientos de miles de haces de luz Laser por segundo, muchos de los cuales son reflejados por los objetos iluminados. Mide el tiempo de vuelo de cada señal reflejada y así se calcula la distancia a los objetos. Conociendo la posición del sensor, es posible calcular las coordenadas de cada objeto y obtener un modelo 3D de alta precisión de millones de puntos en pocos minutos. La luz Laser pasa a través del follaje; por eso es posible obtener mediciones directas del tronco y del suelo por debajo de los árboles. El equipo posee una cámara fotográfica digital que genera al mismo tiempo imágenes en 360 grados.

En cada lote se realizaron mediciones GNSS y LiDAR utilizando el sistema de escaneo láser terrestre RIEGL VZ-400i, abarcando tanto el interior como la periferia del bosque. Este sistema permitió obtener un modelo 3D de alta precisión de la realidad visible. A partir de este modelo, se derivarán distintas variables como métricas de altura (percentiles de altura, altura media y desviación estándar) y características estructurales generadas utilizando la Matriz de Co-ocurrencia de Nivel de Grises (GLCM) basada en alturas e intensidad.

 Vista general de la nube de puntos LiDAR

 Selección de una parte de la Nube LiDAR con la escala de intensidad de cada retorno del escaner

La misma nube de puntos de la figura anterior, pero desde otro punto de vista. Se aprecia claramente la información 3D

A partir del procesamiento de los datos registrados se pueden generar vistas y videos desde diversos ángulos. Los videos muestran diferentes sectores del área de estudio, observándose la distribución de árboles y arbustos, las áreas de pastoreo, la topografía del suelo, los alambrados, entre otros.

Simultáneamente, se registraron puntos en cada parcela con receptores GNSS geodésicos bi-frecuencia, midiendo en modo estático, cinemático y en tiempo real (RTK: Real Time Kinematic), que permiten georreferenciar y controlar con calidad centimétrica el modelo 3D obtenido con LiDAR. En estas condiciones será posible vincular las mediciones de campo con datos de sensores remotos de media y alta resolución.

El módulo donde se realizó esta demostración cuenta con un inventario forestal. Se instalaron 18 parcelas circulares de 1.000 m2 (17,8 mts de radio) en un diseño sistemático, buscando optimizar la intensidad del muestreo necesaria para lograr un nivel deseado de error. En cada unidad de muestreo se obtuvieron los datos biométricos de diámetro y altura por especies inventariadas que cumplan con el requisito de DAP (diámetros a la altura del pecho) ≥ a 5 centímetros. De acuerdo a los objetivos previstos, a la hora de la toma de decisiones técnicas para el manejo de sistemas silvopastoriles, los inventarios forestales nos proveen de la descripción cuanti y cualitativa de un área ocupada por bosque. Los datos obtenidos por el escáner se pueden correlacionar con el inventario forestal, permitiendo relacionar o integrar dos métodos de medición, para validar o mejorar el inventario.

Otros datos de sensores remotos disponibles

Cabe destacar que el equipo de trabajo dispone también de imágenes adquiridas con otros sensores remotos (a bordo de satélites y de dron) de alta y media resolución espacial integrar productos en el análisis, como:
● Imagenes Pleiades multiespectral que contiene bandas multiespectrales de 2 m y una banda pancromática de 0,46 m., cedidas por CONAE a través del acuerdo de trabajo con INTA Santiago del Estero.
● Imágenes de dron adquiridas en junio de 2016 utilizando un drone eBee mediante una cámara Canon PowerShot S110.
● Imágenes multiespectrales de Landsat-8 y Sentinel-2, con resoluciones de 30 y 10 metros respectivamente.

 Imagen Pleiades multiespectral de 46 cm de resolución, adquirida el 31 de marzo de 2024. Fuente: Centro Nacional de Estudios Espaciales (CNES), cedida por Convenio INTA - CONAE

 Imagen multiespectral adquirida con dron en Junio/2016

 Fuente:Nota