Regional mapping and spatial distribution analysis of canopy palms in an amazon forest using deep learning and VHR images

Abstract

La cartografía de especies vegetales a escala regional para proporcionar información a ecologistas y a encargados del ordenamiento forestal es un reto para la comunidad dedicada a la teledetección. En este estudio se utilizó un algoritmo de aprendizaje profundo llamado U-net e imágenes multiespectrales de muy alta resolución (0,5 m) del satélite GeoEye para identificar, segmentar y cartografiar las palmeras del dosel en ∼3000 km2 de bosque amazónico del Brasil. El mapa se utilizó para analizar la distribución espacial de las palmeras del dosel y su relación con las perturbaciones humanas y las condiciones edáficas. La precisión general del mapa fue del 95,5% y la puntuación F1 fue de 0,7. Las palmeras del dosel cubrieron el 6,4% del dosel del bosque y se distribuyeron en más de dos millones de parches que pueden representar uno o más individuos. La densidad de las palmeras del dosel se ve afectada por la perturbación humana. La densidad posterior a la perturbación en los bosques secundarios parece estar relacionada con el tipo de perturbación, siendo mayor en las zonas de pastos abandonadas y menor en los bosques que han sido cortados una vez y abandonados. Además, el análisis de la distribución de las palmeras muestra que su abundancia está controlada naturalmente por el contenido de agua del suelo local, evitando tanto las zonas inundadas como las anegadas cerca de los ríos y las zonas secas en la cima de las colinas. Muestran dos hábitats preferentes, en la baja elevación sobre los grandes ríos y en la pendiente directamente debajo de las cimas de las colinas. En general, su distribución en la región indica un paisaje relativamente prístino, aunque dentro de un bosque que se encuentra en peligro crítico debido a su ubicación entre dos frentes de deforestación y a la tala ilegal. Se necesitan urgentemente nuevos datos sobre la distribución de las especies de árboles, así como el mapa de todas las palmeras adultas del dosel producido en este trabajo, para apoyar el inventario de las especies amazónicas y comprender su distribución y diversidad.