Inventariado Forestal y Estimación del potencial de Biomasa mediante LiDAR. Carmen Robles Factoría de Innovación de A Coruña 19 de Junio de 2014
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- María Concepción Sandoval Valdéz
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1 Inventariado Forestal y Estimación del potencial de Biomasa mediante LiDAR Carmen Robles Factoría de Innovación de A Coruña 19 de Junio de
2 INDICE Introducción. Inventario forestal. Valoración de masas forestales. LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal. Determinación del potencial de biomasa. Productos con valor añadido 2
3 Introducción El conocimiento de las masas forestales es fundamental para poder planificar una gestión adecuada de las mismas. Valorar Conocer Inventarios forestales Variables forestales Estimación del potencial de biomasa Explotar Obtener rendimiento económico 3
4 CONOCER - Inventario forestal: La gestión de cualquier recurso, sea natural o no, requiere un conocimiento detallado del mismo acorde a su valor y con el detalle suficiente para la planificación de su gestión. El inventario, entendido como la herramienta para adquirir ese conocimiento, debe ajustarse en su precisión y en la toma de datos de las variables al propio valor del recurso. A través del Inventario Forestal se realiza la caracterización dasométrica de los sistemas forestales del monte para su posterior explotación mediante una gestión forestal sostenible. 4
5 CONOCER - Inventario forestal: Requiere conocer las características básicas de las masas forestales A nivel de árboles individuales variables dendrométricas. A nivel de parcela o masa forestal Variables dasométricas Conocer las masas: su composición, estructura, diversidad Estimar el potencial de biomasa. pero también conocer su valor económico potencial en base al servicio que la masa forestal en sí misma ofrece al medio ambiente y a la sociedad en su conjunto. Las nuevas tecnologías, como el LIDAR, aplicadas a la gestión forestal actúan como grandes fuentes de información útiles para la gestión y valoración de las masas forestales. 5
6 Valoración de las masas forestales El proceso de valoración de las masas forestales puede realizarse a través de diferentes técnicas que traducen las características y servicios ofrecidos por las masas forestales en valor económico. Producción de alimentos y materias primas Producción de madera. Producción de leña. Producción ganadera y forestal. Provisión de agua. Servicio recreativo. Caza Control de la erosión. Captura de Carbono. Conservación de la Diversidad Biológica. Fuente: Valoración económica de la superficie forestal en A Coruña. 6
7 Fuente: Valoración económica de la superficie forestal en A Coruña.
8 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal De cara a las posibilidades de explotación forestal, el LIDAR es una herramienta clave: Ofrece alto nivel de detalle en las mediciones (dendro y dasométricas). Mayor nivel de conocimiento sobre la estructura y la composición de la masa forestal. Mejor valoración de la masa forestal. 8
9 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal El LIDAR (Light Detection And Ranging) es un sistema activo basado en un sensor láser. Consiste en la emisión de un pulso láser y la medida del tiempo que tarda dicho punto en llegar a la superficie y volver al avión. El retorno o la respuesta del pulso láser será diferente en función de la superficie contra la que impacte. 9
10 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal Lidar Terrestre Móvil Lidar Terrestre Fijo 10
11 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal Cuando el rayo láser llega al terreno se comporta de forma diferente dependiendo de las características de los objetos que se encuentre: En una superficie sólida (edificios, suelo, etc.), el rayo se refleja y vuelve al avión. En el agua el rayo láser es absorbido y no vuelve al avión, por lo que no se obtiene información. En vegetación, al chocar con la copa del árbol parte del rayo se refleja y vuelve al avión, pero parte del rayo la atraviesa hasta llegar al suelo. El sistema guarda el primer y último pulso. 11
12 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal La respuesta del LIDAR con la vegetación será la que nos permita conocer y valorar la masa forestal estudiada. El láser presenta cierta permeabilidad al encontrarse con superficies vegetales, de modo que es capaz de atravesar el dosel vegetal. Un mismo pulso emite varios retornos: Parte alta de la vegetación: copas. Capas intermedias. Vegetación baja: matorral o sotobosque. Retornos de menor cota: superficie del suelo 12
13 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal Todos los retornos emitidos por la vegetación, los edificios y cualquier elemento presente sobre la superficie sobrevolada se almacena en un archivo en forma de nube de puntos 3D. Cada uno de estos puntos lleva asociado una serie de datos: Localización del punto. Coordenadas X, Y Valor de elevación. Valor de intensidad. Valor del pulso: si es el primero (copas) o el último (suelo). El posterior procesamiento de toda esta información bruta permite generar soluciones y productos aplicados a la gestión y el manejo forestal. 13
14 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal Nubes de puntos 3D 14
15 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal Nubes de puntos 3D 15
16 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal Imagen de Intensidades VS Ortofotografía 16
17 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal Modelos digitales 17
18 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal El procesado de la información LIDAR nos permite CONOCER los recursos a nivel: Masa forestal Árbol La información LIDAR tiene un mayor potencial de aprovechamiento si se realiza un procesado de la información Establecer clases de elementos. 18
19 Nube de puntos Suelo Vegetación 19
20 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal Cálculo y estimación de variables dasométricas Área basimétrica Volumen Fracción de Cabida Cubierta FCC Altura media Número de pies por Hectárea El procesado básico de la información Lidar nos permite conocer los valores de variables de gran utilidad de cara a estimar el potencial de biomasa o hacer inventarios. 20
21 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal MDS vs MAV Modelo de alturas de vegetación Modelo digital de superficies 21
22 LIDAR. Tecnología aplicada a la gestión forestal Análisis de la masa forestal Estructura: continuidad vertical y horizontal. Análisis de la dimensión y forma de copas. Diferenciación de especies. 22
23 Determinación del potencial de biomasa LIDAR para la estimación de Biomasa Amplia la fuente de información. Mejora la precisión en las mediciones. Permite visualizar patrones geográficos, distribución de las variables en el espacio. Disminución de tiempos y costes de personal. 23
24 Determinación del potencial de biomasa Estimación de Biomasa Determinación de variables físicas y ecológicas principales en la estimación de biomasa: Altura Densidad (nº pies/ha) Especie Métodos empíricos de estimación de la cantidad de biomasa disponible. Calculo del grado de afección de factores externos a la masa forestal. Valorar Conocer Explotar 24
25 Determinación del potencial de biomasa La información LIDAR nos permite generar la información necesaria para la estimación de biomasa disponible reduciendo costes en personal y trabajo de campo y aumentando el área de barrido MÉTODOS ESTANDARIZADOS Punto crítico: definición de los parámetros de cálculo en basa a los valores reales de la plantación LIDAR: recopila la información más precisa Generación de resultados más adecuados a la realidad 25
26 Determinación del potencial de biomasa La estimación a partir variables conocidas nos permite conocer la biomasa disponible, sin embargo, el LIDAR permite ir un nivel más allá determinando no solo la biomasa útil presente en la explotación forestal, sino la BIOMASA APROVECHABLE La presencia de biomasa no asegura su calidad ni que su explotación sea rentable. Para analizar la biomasa aprovechable se deben considerar factores externos. 26
27 Determinación del potencial de biomasa Parámetros que definen la viabilidad del aprovechamiento: PARÁMETRO Toneladas de frondosas por ha y año Ratio Materia leñosa/materia hojas en frondosas Humedad Pendiente del terreno Toneladas de matorral por ha y año Ratio Materia leñosa/materia hojas en matorral Humedad del terreno Distancia a carreteras o centros de procesado Altura de las frondosas RELEVANCIA Alta Alta Crítica Crítica Media Media Media Crítica Alta 27
28 Determinación del potencial de biomasa Mediante los métodos empíricos de estimación de biomasa, se calculará la biomasa disponible desde el punto de vista teórico en base a parámetros puramente forestales o relacionados con la ecología de la masa forestal. 28
29 Determinación del potencial de biomasa Las características descriptivas de la vegetación a nivel de masa o a nivel de individuo permiten correlacionar ciertos parámetros entre sí y a su vez estimar la biomasa contenida por pie o por rodal. Ej: Pino Silvestre 29
30 Determinación del potencial de biomasa La clasificación e identificación de las diferentes especies en base a la estructura de su copa y a los resultados de los inventarios forestales. Además los MAV permiten conocer la altura de cada pie. 30
31 Determinación del potencial de biomasa Los Modelos Digitales del Terreno elaborados a partir de la nube de puntos, especialmente con los puntos clasificados como terreno, permiten generar modelos con un alto nivel de precisión que permiten dar valores fieles de: - Pendientes - Orientaciones - Incidencia de la radiación solar 31
32 Determinación del potencial de biomasa Entendiendo como biomasa aprovechable aquella que además de cumplir unos requisitos mínimos de biomasa disponible por unidad de superficie (Tn/Ha) cumplen los requisitos que determinan que sean o no aprovechables. La combinación de los beneficios de la información obtenida mediante LIDAR, junto con el potencial de los análisis multivariante de las herramientas GIS permite generar mapas de Biomasa aprovechable, según ratios económicos. 32
33 Productos con valor añadido Servir como herramienta de planificación forestal Definición de rodales: zonificar las masas forestales grandes en base a criterios de similitud. Apoyo en la decisión sobre las estrategias de gestión: un análisis LIDAR periódico de la plantación, en base al cual decidir la idoneidad de realizar la corta esa temporada o si posponerla. Valoración de la calidad forestal (FSC). Cartografía de usos y vegetación. 33
34 El caso del PNOA Principal fuente de información en gestión forestal y en los trabajos realizados hasta la fecha. 34
35 El caso del PNOA Ventajas: Se dispone de una cobertura total para toda la CCAA y para la mayor parte de España. Bajo coste de adquisición. Se dispone de datos brutos, sin ninguna modificación. Desventajas: Actualmente no está previsto la realización de nuevas campañas de Lidar PNOA. La fecha del vuelo actualmente disponible es de La densidad de puntos es baja 0,5ptos /m2, para estudios de detalle lo óptimo sería tener densidades superiores. 35
36 a modo de resumen Apoyo en el conocimiento de las masas forestales: desde variables dasométricas, dendrométricas, análisis de la estructura de la vegetación (continuidad vertical u horizontal) Valoración del potencial de biomasa, en base a variables vegetales, ecológicas o ajenas a la vegetación Mejorar las técnicas de explotación, derivadas de explotar aquellos sectores en los que se produce un mayor rendimiento económico por la presencia de una mayor cantidad o calidad de biomasa, unas mejores condiciones de extracción o una combinación de ambas. 36
37 Muchas gracias por su atención Carmen Robles Hernández 37
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