RESUMO Com o objetivo de reduzir os danos causados pela exploração madeireira na floresta amazônica, novas meta-heurísticas vem sendo implementadas e testadas para garantir a sustentabilidade desse segmento econômico. Assim, este trabalho tem como objetivo comparar alternativas para o dimensionamento de estradas e para alocação de pátios de estocagem de madeira. Em uma unidade de manejo florestal, o deslocamento da exploração de árvores para os pátios de estocagem de madeira foi avaliado em duas diferentes áreas. Para determinar a relação exploração de árvores / pátios de estocagem de madeira, pontos georreferenciados foram gerados igualmente espaçados a cada 50 m. Na área 1, o modelo de Programação Linear Inteira (ILP) e o Algoritmo Evolutivo Multiobjetivo (MOEA) foram comparados. Na área 2, apenas o MOEA foi considerado. Em ambas as áreas, esses modelos também foram comparados com o planejamento executado na unidade de manejo florestal. Soluções foram geradas para identificar a melhor alternativa de manejo. Em ambas as áreas, o MOEA apresentou maior eficiência quanto ao tempo de processamento, bem como na redução do número de pátios de estocagem de madeira e no dimensionamento das estradas. A abordagem evolutiva multiobjetivo auxilia o processo de tomada de decisão, devido à apresentação de alternativas baseadas em soluções Pareto-ótimas, tornando a escolha mais flexível e bem fundamentada.

ABSTRACT To reduce the damage caused by logging in the Amazon rainforest, new metaheuristics have been implemented and tested to ensure the sustainability of this economic segment. Therefore, this study aimed to compare alternatives for road sizing and log deck allocation. In a forest management unit, the skidding to log decks was evaluated in two different areas. To determine the skidding/log deck relation, georeferenced points were generated equally spaced every 50 m. In area 1, the Integer Linear Programming (ILP) model and the Multi-Objective Evolutionary Algorithm (MOEA) were compared. In area 2, only the MOEA was considered. In both areas, these models were also compared to the current planning used in the forest management unit. Solutions were then generated to identify the best management alternative. In both areas, the MOEA showed greater efficiency regarding the processing time, as well as the reduction of log decks number and the road sizing. The multi-objective evolutionary approach assists the decision-making process, due to the presentation of alternatives based on Pareto-optimal solutions, making the choice more flexible and well supported.

RESUMO A exploração de impacto reduzido é uma prática bem conhecida e aplicada na maioria dos planos de manejo florestal sustentável na Amazônia. Todavia, ainda há a possibilidade de melhoria do processo de planejamento da operação. Diante da falta de métodos auxiliares à tomada de decisão, o objetivo do trabalho foi desenvolver modelos de programação linear inteira (PLI) para suprir esta demanda. Considerou-se a minimização da distância entre as árvores exploradas e os pátios de estocagem de madeira. Aspectos estruturais, econômicos e produtivos foram incorporados ao modelo, bem como restrições de adjacência. Os dados derivam de uma floresta ombrófila densa na Amazônia Ocidental. Previamente, utilizou-se uma análise fitossociológica e o método BDq como critério de remoção. Posteriormente, modelos de PLI foram formulados para exemplificar as aplicações. Finalmente, 32 cenários (para floresta desbalaceada, UF, e floresta balanceada, BF) foram gerados e comparados com o plano executado no campo (RE). Resultados robustos foram obtidos e atenderam às expectativas de cada cenário. A viabilidade da integração dos modelos de PLI em projetos de manejo de florestas ineqüiâneas foi testado. Os cenários UF e BF testados foram eficientes e concisos, confirmando seu potencial para aumentar a eficiência de planos de exploração madeireira e manejo florestal na Amazônia.

ABSTRACT Reduced-impact logging is a well known practice applied in most sustainable forest management plans in the Amazon. Nevertheless, there are still ways to improve the operational planning process. Therefore, the aim of this study was to create an integer linear programming (ILP) to fill in the knowledge gaps in the decision support system of reduced impact logging explorations. The minimization of harvest tree distance to wood log landing was assessed. Forest structure aspects, income and wood production were set in the model, as well as the adjacency constraints. Data are from a dense ombrophylous forest in the western Brazilian Amazon. We applied the phytosociological analysis and BDq method to define the selective logging criteria. Then, ILP models were formulated to allow the application of the constraints. Finally, 32 scenarios (unbalanced forest, UF, and balanced forest, BF) were generated and compared with real executed plans (RE). Robust results were achieved and the expected finding of each scenario was met. The feasibility to integrate ILP models in uneven-aged forest management projects was endorsed. Consequently, the UF and BF scenarios tested were efficient and concise, introducing new advances for forest management plans in the Amazon. The proposed models have a high potential to improve the selective logging activities in the Amazon forest.

RESUMO A técnica de manejo de precisão em florestas tropicais ainda apresenta um grande campo a ser melhorado com a incorporação de técnicas de biometria florestal e do perfilamento florestal com LIDAR aerotransportado. Quando se planeja o corte de uma árvore em manejo florestal, estima-se o volume a ser produzido para a indústria, mas não é considerada a área de abertura pela sua retirada. O objetivo deste estudo foi desenvolver equações para floresta tropical na Amazônia capazes de estimar a área de impacto de clareiras individuais de árvores dominantes e codominantes a partir da morfometria da copa obtida por meio do perfilamento florestal. Em duas oportunidades distintas, foi realizado o perfilamento numa unidade de produção anual na Floresta Estadual do Antimary - FEA, Acre: a primeira dias antes do início da colheita (2010) e a segunda, após a conclusão das atividades (2011). Com mensurações de campo e processamento da nuvem de pontos do LIDAR, foram obtidas variáveis dendrométricas e de morfometria de copa para desenvolver equações visando estimar a clareira. Foi empregado o método de todos os modelos possíveis, considerando a inclusão de 2 a 4 parâmetros. Previamente, foram avaliadas as variáveis explicativas com maior correlação com a clareira. As variáveis explicativas que melhor representam o impacto de clareiras são o volume de copa (VCop) e a área de projeção da copa (APC). Foram selecionadas dez equações e destas duas foram indicadas para uso, com R2 aj > 75% e Syx < 23%. O bom ajuste das equações demonstra o potencial do uso do LIDAR visando obter informações para se estimar previamente as clareiras pela extração de árvores de diferentes dimensões.

ABSTRACT The precision forest management technique still has much to be improved with the incorporation of forest biometric techniques and forest profiling with airborne LIDAR. When planning the cutting of a tree in forest management, the volume to be produced for industry is estimated but not the area impacted by removal of the tree. The objective of the present study was to develop equations for the Amazon rainforest that are able to estimate the impact area of gaps from harvesting individual dominant and co-dominant trees based on the canopy morphology obtained through forest profiling. On two separate occasions profiles were made in an annual forest-production unit in the Antimary State Forest (FEA) in the state of Acre, Brazil. The first was done a few days before the start of logging in 2010 and the second was done after completion of harvest activities in 2011. With field measurements and processing of the cloud of LIDAR points, dendrometric and morphometric variables were obtained for the canopy in order to develop equations for estimating gap areas. After evaluation of the explanatory variables with the highest correlation with gap area, the method used considered all possible models and included 2-4 parameters. The explanatory variables that best represent the impact of clearings are volume of the crown (VCop) and crown-projection area (APC). Ten equations were selected, of which two were chosen for use; these had R2 aj > 75% and Syx <23%. The good fit of the equations demonstrates the potential use of LIDAR to obtain information for estimating in advance the gaps in the forest cover that will be created from harvesting trees of different sizes.

A modelagem de distribuição de espécie tem implicações fundamentais para o estudo da biodiversidade, tomada de decisão em conservação e para a compreensão dos requerimentos ecológicos das espécies. O objetivo deste trabalho foi avaliar se a utilização de inventários florestais pode melhorar a estimativa de probabilidade de ocorrência, identificar os limites da distribuição potencial e preferência de habitat de um grupo de espécies madeireiras. As variáveis ambientais preditoras foram: altitude, declividade, exposição, índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) e distância vertical à drenagem mais próxima (HAND). Para estimar a distribuição das espécies foi utilizado o método de máxima entropia (Maxent). Em comparação com uma distribuição aleatória, utilizando variáveis topográficas e de índice de vegetação, o método Maxent alcançou uma acurácia de 86%, em média, na distribuição geográfica predita das espécies estudadas. A altitude e o NDVI foram as variáveis mais importantes. Houve limitações na interpolação dos modelos para locais não amostrados e que estão fora do gradiente de altitude associado aos dados de ocorrência, em aproximadamente 7% da área da bacia. Ceiba pentandra (samaúma), Castilla ulei (caucho) e Hura crepitans (assacu) tem maior probabilidade de ocorrência em áreas próximas aos cursos de água. Clarisia racemosa (guariúba), Amburana acreana (cerejeira), Aspidosperma macrocarpon (pereiro), Apuleia leiocarpa (cumaru cetim), Aspidosperma parvifolium (amarelão) e Astronium lecointei (aroeira) podem ocorrer também em floresta de terra firme e solos bem drenados. Essa abordagem de modelagem tem potencial de aplicação para outras espécies tropicais ainda pouco estudadas, sobretudo aquelas que estão sobre pressão da atividade madeireira.

Species distribution modeling has relevant implications for the studies of biodiversity, decision making about conservation and knowledge about ecological requirements of the species. The aim of this study was to evaluate if the use of forest inventories can improve the estimation of occurrence probability, identify the limits of the potential distribution and habitat preference of a group of timber tree species. The environmental predictor variables were: elevation, slope, aspect, normalized difference vegetation index (NDVI) and height above the nearest drainage (HAND). To estimate the distribution of species we used the maximum entropy method (Maxent). In comparison with a random distribution, using topographic variables and vegetation index as features, the Maxent method predicted with an average accuracy of 86% the geographical distribution of studied species. The altitude and NDVI were the most important variables. There were limitations to the interpolation of the models for non-sampled locations and that are outside of the elevation gradient associated with the occurrence data in approximately 7% of the basin area. Ceiba pentandra (samaúma), Castilla ulei (caucho) and Hura crepitans (assacu) is more likely to occur in nearby water course areas. Clarisia racemosa (guariúba), Amburana acreana (cerejeira), Aspidosperma macrocarpon (pereiro), Apuleia leiocarpa (cumaru cetim), Aspidosperma parvifolium (amarelão) and Astronium lecointei (aroeira) can also occur in upland forest and well drained soils. This modeling approach has potential for application on other tropical species still less studied, especially those that are under pressure from logging.

A estimativa volumétrica, a partir do escaneamento digital de florestas por meio do uso do LIDAR, potencializa o emprego de técnicas de manejo de precisão no planejamento da exploração nas florestas tropicais. A utilização dessa tecnologia de sensoriamento remoto permite a incorporação de variáveis da morfometria de copa, ainda pouco empregadas e menos conhecidas em decorrência da dificuldade de coleta em campo. O objeto deste estudo foi construir equações capazes de estimar o volume do fuste de árvores individuais dominantes e codominantes, a partir da morfometria da copa obtida por meio do LIDAR aerotransportado, considerando duas situações de inventário florestal: a) com a coleta do DAP, conjuntamente com as variáveis morfométrica da copa obtidas pelo LIDAR e b) apenas com os dados de morfometria de copa. Para seleção dos modelos foram considerados: a matriz de correlação das variáveis preditoras e a combinação das variáveis que geraram os melhores resultados estatísticos pelos critérios Syx , Syx(%) e Press p, e que foram homocedásticos e com disposição dos resíduos normais e independentes. Para as melhores equações foram realizadas análise de influência. Os resultados estatísticos do ajuste dos modelos para as duas situações permitiram selecionar equações com e sem DAP, com resultados R²aj. (%) de a) 92,92 e b) 79,44; Syx(%) de a) 16,73 e b) 27,47; e, critério de Press p de a) 201,15 m6 e b) 537,47 m6, respectivamente. Por meio das variáveis morfométricas, foi possível desenvolver equações capazes de estimar com precisão o volume do fuste de árvores dominantes e codominantes em florestas tropicais.

The volumetric estimate from digital scanning of the forests through the use of LIDAR increases the precision of forest management techniques in planning tropical forest logging operations. The use of this remote detection technology allows the incorporation of crown morphometric variables which are still little known and little used due to the difficulty of collecting field data for volume equations. The objective of this study was to build equations capable of estimating the stem volume of dominant and codominant individual trees from the crown's morphometry obtained by airborne LIDAR, considering two forest inventory situations: a) with the collection of diameter at breast height (DBH), and crown morphometric variables obtained from LIDAR data and b) using only the crown morphometry variables. For the selection of models the factors considered were: the correlation matrix of predictor variables and the combination of variables that generates the best results by statistical criteria Syx, Syx(%) and Press p, and that were homoscedastic and had a normal and independent distribution of errors. The influence analysis was performed for the best equations. The results for the statistical fit of the equations to the two situations allowed the selection of models with and without DBH, with R²aj.( %) values of a) 92.92 and b) 79.44, Syx(%) values of a) 16.73 and b) 27.47, and, Press p criterion values of a) 201.15 m6 and b) 537.47 m6, respectively. Through morphometric variables it was possible to develop equations capable of accurately estimating the stem volume of dominant and codominant trees in tropical forests

A precisão do volume de um povoamento florestal torna-se importante à medida que as empresas florestais integram verticalmente suas atividades e o resíduo da elaboração de um produto torna-se matéria-prima para outros. Os estudos realizados objetivaram avaliar a acurácia dos modelos polinomiais propostos por Schöepfer (1966), Hradetzky (1976) e Goulding & Murray (1976), na estimativa dos diâmetros e volumes ao longo do fuste de Tectona grandis L.f. de quatro povoamentos localizados na microrregião do Baixo Rio Acre e, ainda, testar a identidade do melhor modelo polinomial, avaliando-se a adequação de manter as áreas agrupadas ou segregá-las em grupos menores ou individualmente. A base de dados foi constituída de 159 árvores cubadas rigorosamente. Na avaliação da acurácia dos modelos foram empregadas estatísticas de desvio médio, desvio padrão das diferenças, soma dos quadrados dos resíduos relativos e resíduos percentuais. O modelo Goulding & Murray (1976) gerou as melhores estimativas de diâmetros e volumes ao longo do fuste, seguido pelos modelos Hradetzky (1976) e Schöepfer (1966). O teste de identidade de modelo mostrou ser mais adequado realizar ajustes independentes para as áreas 1 e 4 e para o subgrupo 2 e 3.

The precise estimate of the volume of a forest stand become important as forest enterprises integrate vertically their activities and the residue of the manufacture of a product becomes the raw material for the manufacture of other. The accomplished studies aimed to evaluate the accuracy of the polynomial models proposed by Schöepfer (1966), Hradetzky (1976) and Goulding & Murray (1976) in the estimate of the diameters and volumes along the bole of Tectona grandis L.f from four stands situated in the Baixo Rio Acre micro region and further, to test the identity of the best polynomial model by evaluating the adequacy of maintaining the grouped areas or segregate them into smaller groups or singly. The data base was made up of 159 trees scaled rigorously. In the evaluation of the accuracy of the models, the statistics of average deviation, standard deviation of differences, square summation of relative residue and percent residue. The Goulding & Murray (1976) model was generated the best estimates of diameters and volume along the bole, followed by the models of Hradetzky (1976) and Schöepfer (1966). The model identity test proved more adequate to perform independent fit for areas 1 and 4 and for subgroup 2 and 3.