Teledetección hiperespectral y gestión forestal sostenible

Gestión forestal hiperespectral

La gestión forestal sostenible aumenta el enfoque en el valor económico, con un enfoque principal en El mantenimiento o la mejora de la diversidad de especies, la estructura y las funciones actuales y futuras de los ecosistemas, así como de la productividad biológica.El cambio de los métodos tradicionales y anticuados de gestión forestal, que priorizan el valor de la madera, a una gestión forestal sostenible es profundo: un momento desafiante para considerar el futuro de los bosques y la silvicultura.

La aplicación de la teledetección en la gestión forestal sostenible se divide generalmente en cuatro categorías, entre las que se incluyen: Clasificación del tipo de cubierta forestal, estimación de la estructura forestal y variables de inventario de recursos (es decir, especies de árboles, altura, edad y cierre del dosel), detección de cambios forestales y modelización forestal.Desde esta perspectiva, también se considerarán otras variables proporcionadas por la teledetección (que actualmente no tienen una gran demanda en la gestión forestal) debido a su potencial papel en futuros escenarios de gestión. Para comprender mejor su función y respuesta al cambio ambiental, es necesario extender el conocimiento existente a nivel de rodal a la escala de bosques completos o regiones pequeñas. Por lo tanto, la distinción entre variables de inventario y variables indirectas de entrada/salida en los modelos de productividad forestal pierde importancia, ya que la demanda de aplicaciones ecológicas, modelado e información integrada sobre la estructura forestal en la gestión forestal seguirá creciendo.

En los últimos años, los ecosistemas forestales se han enfrentado a una enorme presión derivada de cambios ambientales como el calentamiento global y el crecimiento demográfico. En este contexto, el desarrollo de estrategias de gestión adaptativa es crucial, y a medida que esta tarea avanza, junto con la creciente necesidad de comprender el papel de los bosques en el balance global de carbono (por ejemplo, el Protocolo de Kioto), el análisis cuantitativo de los ecosistemas forestales resulta esencial para comprender mejor sus procesos clave. Los procesos más importantes en los bosques incluyen el intercambio de carbono (fotosíntesis y respiración), la evapotranspiración y el ciclo de nutrientes. A nivel local, estos procesos son difíciles de medir; desde una escala regional hasta una global, son simplemente imposibles de medir. Por lo tanto, se han desarrollado modelos de simulación de flujo de masa y energía. Estos modelos de simulación son necesarios para estimar con precisión la estructura forestal y las propiedades químicas como datos de entrada (para la inicialización) o para fines de validación.

Estudios previos han demostrado cómo utilizar variables de hojas y dosel obtenidas mediante teledetección para restringir modelos de ecosistemas. Estos métodos requieren una entrada espacialmente continua del estado del ecosistema al inicio de la simulación y asimilan variables de estado biofísicas y bioquímicas relevantes obtenidas mediante teledetección. Se ha destacado que los sistemas de imágenes hiperespectrales permiten obtener características de la vegetación relevantes con mayor detalle y precisión, entre las cuales los parámetros más importantes son el contenido de clorofila y nitrógeno en las hojas, la relación de absorción de radiación fotosintéticamente activa, el contenido de agua del dosel, el peso máximo anual de las hojas por unidad de área y el área foliar máxima anual.

Los datos de inventario forestal utilizados para la gestión suelen presentarse como atributos cuantitativos derivados de estudios de campo o como mapas de cobertura forestal interpretados a partir de imágenes aéreas. Los atributos de los estudios incluyen la altura de los árboles, la densidad de los troncos, el volumen, la especie y la edad. Tradicionalmente, los inventarios forestales se repiten cada 10 años o más, centrándose generalmente en los bosques de propiedad nacional o municipal, en lugar de los de propiedad privada. Las agencias forestales locales y estatales están particularmente interesadas en estos datos de inventario, ya que los bosques de propiedad privada pueden tener una importancia económica y ecológica significativa. Por lo tanto, los métodos de teledetección capaces de mapear atributos forestales importantes, como el tipo de especie, la clase de edad, el volumen de la cubierta forestal y la biomasa, serían de gran valor.

Por lo tanto, la teledetección hiperespectral se centrará en aplicaciones forestales donde se espera que los sistemas de imágenes hiperespectrales aporten contribuciones significativas, en lugar de aspectos técnicos como la adquisición, calibración y procesamiento de imágenes. Partiendo de los objetivos identificados en la gestión forestal sostenible y los enfoques de gestión basados ​​en ecosistemas, el enfoque estará en la clasificación forestal (composición de especies, densidad, cobertura del dosel, altura y edad del rodal), la estimación de la estructura forestal (estimación de variables continuas) y la detección de cambios forestales (perturbaciones naturales, como la destrucción, defoliación e inactivación de bosques debido a desastres, incendios, fragmentación, etc.).

Clasificación de especies forestales