Processamento digital de imagens aplicado à medição de anéis de crescimento na análise de tronco

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2002
Autor(a) principal: Rosot, Maria Augusta Doetzer
Orientador(a): Figueiredo Filho, Afonso, 1951-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Processamento de imagens - Técnicas digitais
Árvores - Crescimento
ArcView (Programa de computador)
DendroScan (Programa de computador)
Teses
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/32323
Resumo: Orientador : Afonso Figueiredo Filho
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Agrárias. Programa de Pós-Graduação em Engenharia FlorestalFigueiredo Filho, Afonso, 1951-Rosot, Maria Augusta Doetzer2025-09-29T17:09:33Z2025-09-29T17:09:33Z2002https://hdl.handle.net/1884/32323Orientador : Afonso Figueiredo FilhoTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias AgráriasÁrea de concentração: Manejo florestalA presente pesquisa teve por objetivo avaliar o emprego de técnicas fotográficas e de processamento digital de imagens na medição de anéis de crescimento para a análise de tronco. Foram analisados quatro métodos de obtenção de área transversal, considerando-se anéis pertencentes a cinco classes de diâmetro e a três classes de excentricidade. Fatias de 16 árvores de Pinus elliottü Engelm., retiradas a 0,0 m; 1,3 m; 50%) e 80% da altura total do fuste foram fotografadas ainda na floresta com câmera comum 35 mm (s/ides) e com câmera digital. Para avaliar o desempenho das técnicas propostas em uma situação real de análise de tronco foi derrubada uma árvore adicional que teve fotografadas, com câmera digital, trinta fatias tomadas ao longo do fuste. Todas as fatias foram transportadas ao laboratório para secagem e posterior preparo com lixa. Com exceção das fatias coletadas para a árvore completa, todas as outras foram escanerizadas e importadas pelo software Arc View onde se obteve a área "real" de cada anel por vetorização em tela. A mesma metodologia foi aplicada às imagens dos slides escanerizados e às fotos digitais para obter áreas transversais dos anéis. O software DendroScan foi utilizado para medir os incrementos correntes ao longo de quatro raios digitais marcados sobre as imagens das fatias secas, lixadas e escanerizadas. O comprimento dos raios médios foi empregado na fórmula da área do círculo para obtenção da área transversal. Adicionalmente foi efetuada a medição manual de quatro raios marcados sobre as fatias secas e lixadas, usando-se régua comum. No total foram considerados 209 anéis para as análises. Regressões lineares entre áreas "reais" (variável dependente) e estimadas (variável independente) demonstraram que apenas para as áreas estimadas pelo software DendroScan não foram detectadas diferenças significativas em relação às áreas "reais" a um nível de probabilidade p<=0,05. Em cada um dos métodos foram calculadas, também, as diferenças percentuais médias absolutas entre áreas "reais" e áreas estimadas, tendo-se obtido os valores de 4,74%, 4,23%, 2,29% e 1,46% para os métodos que empregaram slides, fotos digitais, software DendroScan e medição manual, respectivamente. Análises de variância tendo como variável-resposta a diferença percentual absoluta entre áreas "reais" e estimadas revelaram que existe interação significativa entre um ou mais níveis dos fatores "método de obtenção da área -classe de diâmetro -classe de excentricidade". Para anéis de medula centrada e diâmetros menores que 2,4 cm ou maiores que 16 cm, constatou-se não haver diferenças entre os métodos usados na estimativa de áreas transversais. Os métodos DendroScan e manual foram os mais . acurados em todas as combinações de níveis e fatores. A árvore completa teve as áreas transversais dos anéis medidas sobre as imagens das fotos digitais utilizando-se o software ArcView e, também, por método manual nas fatias secas e lixadas. Testes t aplicados às duas séries de dados revelaram não haver diferenças significativas entre as estimativas de altura total a cada idade, enquanto que os volumes foram estatisticamente diferentes a um nível de confiança de 95%. Concluiu-se que, sob o ponto de vista prático, a utilização de técnicas fotográficas associadas a processamento digital de imagens é um procedimento exeqüível, eficaz e viável para a medição de anéis de crescimento em análise de tronco.The research objective has been to appraise the use of photographic and digital image processing techniques for the measurement of growth rings in stem analysis. Four methods for the estimation of cross-sectional area were analyzed. Rings from five diameter classes and three classes of eccentricity were considered. Disks from 16Pinus eliottii Engelm. trees were cut at 0,0 m; 1,3 m; 500.4, and 80% of the total stem height and then photographed with a common 35mm camera (slides) and also with a digital camera while still at the forest. In order to appraise the performance of the proposed techniques in an authentic situation of stem analysis, an additional tree was felled and 30 disks were taken at various lengths of its stem and photographed with a digital camera. All of the disks were transported to the laboratory and placed in a drying oven for drying and further sanding. Except for the disks that were collected from the whole tree, all others were scanned and imported by the Arc View software, with the "actual" area of each ring being obtained through heads-up digitizing. The same method was applied to the scanned slide images and to the digital photographs in order to obtain the cross-sectional area of the rings. The software DendroScan was used for the measurement of the radial growth along four digital radii marked upon the images of the disks, after they were dry, sanded and scanned. The length of the mean radius was applied in the formula of the circle area in order to obtain the cross sectional area. An additional manual measurement of four radii which were marked upon the dry and sanded disks was done with a common ruler. A total sum of 209 rings was considered for the analyses. As a result of the linear regression involving the "actual" and the estimated areas as the dependent and independent variables, respectively, it was found that only for the areas estimated by means of DendroScan there were no differences in relation to the "actual" areas at a probability of p<=0,05. The absolute average percentage differences between the "actual" and the estimated areas were also figured for each of the methods. Values of 4,74%, 4,23%, 2,29% and 1,46% were found for the methods based on slides, digital photographs, DendroScan software, and manual measurement, respectively. Analyses of variance in which the response-variable was the absolute percentage difference between "actual" and the estimated areas, revealed that there is a significant interaction among one or more levels of the factors "methods for area estimation -diameter class -class of eccentricity". No differences among the applied methods were found for the estimation of cross-sectional areas regarding the centered pith rings and diameters below 2,4 cm and above 16 cm. The DendroScan and manual methods were the most accurate ones in all of the combinations of levels and factors. The whole tree cross-sectional areas of the dry and sanded disks were measured upon the digital photograph images by means of ArcView software and also manually. The t tests applied to the two series of data did not reveal significant differences between estimates of total height at each age, while the volumes were statistically different at a confidence level of 95%. From a practical point of view, it was concluded that the use of photographic techniques combined with digital image processing is a feasible, efficient and practicable procedure for the measurement of growth rings in stem analysis.Resumo A presente pesquisa teve por objetivo avaliar o emprego de técnicas fotográficas e de processamento digital de imagens na medição de anéis de crescimento para a análise de tronco. Foram analisados quatro métodos de obtenção de área transversal, considerando-se anéis pertencentes a cinco classes de diâmetro e a três classes de excentricidade. Fatias de 16 árvores de Pinus elliottii Engelm., retiradas a 0,0 m; 1,3 m; 50% e 80% da altura total do fuste foram fotografadas ainda na floresta com câmera comum 35 mm (slides) e com câmera digital. Para avaliar o desempenho das técnicas propostas em uma situação real de análise de tronco foi derrubada uma árvore adicional que teve fotografadas, com câmera digital, trinta fatias tomadas ao longo do fuste. Todas as fatias foram transportadas ao laboratório para secagem e posterior preparo com lixa. Com exceção das fatias coletadas para a árvore completa, todas as outras foram escanerizadas e importadas pelo software ArcView onde se obteve a área "real" de cada anel por vetorização em tela. A mesma metodologia foi aplicada às imagens dos slides escanerizados e às fotos digitais para obter áreas transversais dos anéis. O software DendroScan foi utilizado para medir os incrementos correntes ao longo de quatro raios digitais marcados sobre as imagens das fatias secas, lixadas e escanerizadas. O comprimento dos raios médios foi empregado na fórmula da área do círculo para obtenção da área transversal. Adicionalmente foi efetuada a medição manual de quatro raios marcados sobre as fatias secas e lixadas, usando-se régua comum. No total foram considerados 209 anéis para as análises. Regressões lineares entre áreas "reais" (variável dependente) e estimadas (variável independente) demonstraram que apenas para as áreas estimadas pelo software DendroScan não foram detectadas diferenças significativas em relação às áreas "reais" a um nível de probabilidade p<0,05. Em cada um dos métodos foram calculadas, também, as diferenças percentuais médias absolutas entre áreas "reais" e áreas estimadas, tendo-se obtido os valores de 4,74%, 4,23%, 2,29% e 1,46% para os métodos que empregaram slides, fotos digitais, software DendroScan e medição manual, respectivamente. Análises de variância tendo como variável-resposta a diferença percentual absoluta entre áreas "reais" e estimadas revelaram que existe interação significativa entre um ou mais níveis dos fatores "método de obtenção da área - classe de diâmetro - classe de excentricidade". Para anéis de medida centrada e diâmetros menores que 2,4 cm ou maiores que 16 cm, constatou-se não haver diferenças entre os métodos usados na estimativa de áreas transversais. Os métodos DendroScan e manual foram os mais acurados em todas as combinações de níveis e fatores. A árvore completa teve as áreas transversais dos anéis medidas sobre as imagens das fotos digitais utilizando-se o software ArcView e, também, por método manual nas fatias secas e lixadas. Testes t aplicados às duas séries de dados revelaram não haver diferenças significativas entre as estimativas de altura total a cada idade, enquanto que os volumes foram estatisticamente diferentes a um nível de confiança de 95%. Concluiu-se que, sob o ponto de vista prático, a utilização de técnicas fotográficas associadas a processamento digital de imagens é um procedimento exeqüível, eficaz e viável para a medição de anéis de crescimento em análise de tronco. Palavras-chave: Pinus elliottii, SIG, incremento, fotos digitaisAbstract The research objective has been to appraise the use of photographic and digital image processing techniques for the measurement of growth rings in stem analysis. Four methods for the estimation of cross-sectional area were analyzed. Rings from five diameter classes and three classes of eccentricity were considered. Disks from 16 Pinus elliottii Engelm. trees were cut at 0,0 m; 1,3 m; 50% and 80% of the total stem height and then photographed with a common 35mm camera (slides) and also with a digital camera while still at the forest. In order to appraise the performance of the proposed techniques in an authentic situation of stem analysis, an additional tree was felled and 30 disks were taken at various lengths of its stem and photographed with a digital camera. All of the disks were transported to the laboratory and placed in a drying oven for drying and further sanding. Except for the disks that were collected from the whole tree, all others were scanned and imported by the Arc View software, with the "actual" area of each ring being obtained through heads-up digitizing. The same method was applied to the scanned slide images and to the digital photographs in order to obtain the cross-sectional area of the rings. The software DendroScan was used for the measurement of the radial growth along four digital radii marked upon the images of the disks, after they were dry, sanded and scanned. The length of the mean radius was applied in the formula of the circle area in order to obtain the crosssectional area. An additional manual measurement of four radii which were marked upon the dry and sanded disks was done with a common ruler. A total sum of 209 rings was considered for the analyses. As a result of the linear regression involving the "actual" and the estimated areas as the dependent and independent variables, respectively, it was found that only for the areas estimated by means of DendroScan there were no differences in relation to the "actual" areas at a probability of p<0,05. The absolute average percentage differences between the "actual" and the estimated areas were also figured for each of the methods. Values of 4,74%, 4,23%, 2,29% and 1,46% were found for the methods based on slides, digital photographs, DendroScan software, and manual measurement, respectively. Analyses of variance in which the response-variable was the absolute percentage difference between "actual" and estimated areas, revealed that there is a significant interaction among one or more levels of the factors "methods for area estimation - diameter class - class of eccentricity". No differences among the applied methods were found for the estimation of cross-sectional areas regarding the centered pith rings and diameters below 2,4 cm and above 16 cm. The DendroScan and manual methods were the most accurate ones in all of the combinations of levels and factors. The whole tree cross-sectional areas of the dry and sanded disks were measured upon the digital photograph images by means of Arc View software and also manually. The t tests applied to the two series of data did not reveal significant differences between estimates of total height at each age, while the volumes were statistically different at a confidence level of 95%. From a practical point of view, it was concluded that the use of photographic techniques combined with digital image processing is a feasible, efficient and practicable procedure for the measurement of growth rings in stem analysis. Keywords: Pinus elliottii, GIS, digital photography, increment206f. : il., grafs., tabs.application/pdfDisponivel em formato digitalProcessamento de imagens - Técnicas digitaisÁrvores - CrescimentoArcView (Programa de computador)DendroScan (Programa de computador)TesesProcessamento digital de imagens aplicado à medição de anéis de crescimento na análise de troncoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALT - MARIA AUGUSTA DOETZER ROSOT.pdfapplication/pdf13372513https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/32323/1/T%20-%20MARIA%20AUGUSTA%20DOETZER%20ROSOT.pdf564f703c53ff0d97830a8a3fb36d0526MD51open accessTEXTT - MARIA AUGUSTA DOETZER ROSOT.pdf.txtExtracted Texttext/plain357441https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/32323/2/T%20-%20MARIA%20AUGUSTA%20DOETZER%20ROSOT.pdf.txt8cbb24bfe483c8f5d11d6cffa06d2631MD52open accessTHUMBNAILT - MARIA AUGUSTA DOETZER ROSOT.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1195https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/32323/3/T%20-%20MARIA%20AUGUSTA%20DOETZER%20ROSOT.pdf.jpgdbe23c04733b86b175c6e3642856dfc0MD53open access1884/323232025-09-29 14:09:33.478open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/32323Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082025-09-29T17:09:33Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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