Conjunto de datos de escaneo láser terrestre y aerotransportado de árboles en la cadena Shivalik, India, con mediciones de campo y clasificaciones hoja–madera

Por qué importa mapear los bosques árbol por árbol

Los bosques ayudan discretamente a regular el clima del planeta, almacenan carbono y sostienen a innumerables especies, incluidas las personas que dependen de la madera, los alimentos y la medicina. Sin embargo, todavía nos cuesta medir cuánta materia viva —y por tanto carbono— contienen, especialmente en bosques tropicales complejos. Este artículo presenta un nuevo conjunto de datos de acceso abierto del norte de India que captura árboles individuales en tres dimensiones usando pulsos láser desde el suelo y desde el aire. Está diseñado para ayudar a los científicos a crear mejores herramientas para seguir la salud, el crecimiento y el almacenamiento de carbono de los bosques a escalas que van desde árboles individuales hasta misiones satelitales.

Ver el bosque y los árboles

En lugar de depender solo de cintas métricas y cuadernos de campo, los investigadores utilizaron escaneos láser para “pintar” el bosque con millones de mediciones de distancia. Los instrumentos de Escaneo Láser Terrestre (TLS), instalados en trípodes dentro del bosque, registraron los detalles finos de los troncos y las ramas. El Escaneo Láser Aerotransportado (ALS), montado en un helicóptero, rastreó el paisaje para captar la cubierta y el terreno a mayor escala. En conjunto, estas perspectivas proporcionan tanto detalle de cerca como cobertura amplia, permitiendo a los científicos estudiar 674 árboles individuales en 12 parcelas de la cadena Shivalik en Haryana, India, que representan 24 especies en bosques tropicales y subtropicales.

Construyendo una imagen 3D precisa

Para convertir los disparos láser crudos en árboles 3D fiables, el equipo siguió una cadena de pasos cuidadosa. Se realizaron múltiples escaneos terrestres alrededor de cada parcela para que no quedara ningún lado del árbol sin cubrir. Debido a que un dosel espeso bloquea las señales satelitales, el equipo colocó receptores GPS de alta precisión en claros cercanos y usó una estación total (un instrumento topográfico) para transferir esas posiciones al interior del bosque. Transformaciones matemáticas enlazaron entonces todo a un sistema de coordenadas global con precisión de centímetros. Para los datos aerotransportados, el escáner y la cámara montados en el helicóptero cubrieron alrededor de 250 kilómetros cuadrados, apoyados por dianas marcadas en tierra y una estación GPS de referencia, de modo que la altura y la forma del paisaje pudieran mapearse de forma consistente.

De puntos crudos a árboles individuales

Cada escaneo láser produce una “nube de puntos”, un enjambre de puntos que muestran dónde impactaron los pulsos láser en hojas, corteza o suelo. Los investigadores primero limpiaron estas nubes eliminando ruido e identificando puntos de suelo para crear una referencia de altura. Luego separaron árboles individuales usando un software que agrupó automáticamente los puntos pertenecientes al mismo tronco y copa, seguido de comprobaciones y correcciones humanas en lugares complicados donde los doseles se solapan o la vegetación del sotobosque es densa. Esas mismas 674 árboles fueron luego aislados en los datos aerotransportados para que cada árbol dispusiera tanto de una vista detallada desde el suelo como de su contraparte aérea. Junto con los escaneos, los equipos de campo midieron el diámetro del tronco, identificaron las especies y fotografiaron corteza y hojas, vinculando cada árbol digital con un árbol real y etiquetado en el bosque.

Comprobando la estructura de hojas y madera

Una fortaleza especial de este conjunto de datos es que muchos árboles tienen sus puntos etiquetados como madera o hojas. Con herramientas interactivas, expertos separaron manualmente los puntos de tronco y ramas de los del follaje para árboles con troncos más grandes. Estos árboles etiquetados a mano sirven como referencia para evaluar métodos automáticos de separación hoja–madera. El equipo ejecutó cuatro algoritmos de uso general en los datos y comparó su rendimiento. Aunque los resultados fueron algo menos precisos que en bosques más sencillos en otras regiones, la clasificación de los métodos coincidió con estudios previos, lo que sugiere que los nuevos datos son realistas y de alta calidad. Con versiones de los árboles sólo con madera, los investigadores pueden estimar con mayor fiabilidad el volumen de troncos y ramas y, por tanto, la biomasa aérea.

De las parcelas a los satélites

Para evaluar hasta qué punto las mediciones derivadas del láser reflejaban la realidad, los autores compararon las alturas de los árboles y los diámetros de tronco del TLS y ALS con mediciones de campo. Encontraron una fuerte concordancia, con pequeñas diferencias medias que reflejan tanto el crecimiento natural como los distintos puntos de vista. Usando herramientas de modelización avanzadas, estimaron el volumen de cada árbol y resumieron cuánto aporta madera cada especie. Por ejemplo, una especie de pino representó una pequeña fracción del número de árboles pero una gran parte del volumen total, lo que sugiere su papel desproporcionado en el almacenamiento de carbono. Dado que el conjunto de datos se comparte abiertamente a través de repositorios públicos, ahora puede respaldar muchos tipos de estudios, desde probar nuevos métodos de aprendizaje automático para el reconocimiento de especies hasta mejorar misiones satelitales como NISAR de NASA-ISRO y BIOMASS de la ESA, que buscan monitorizar bosques en todo el mundo.

Lo que esto significa para el futuro

En términos sencillos, este trabajo proporciona un detallado “gimnasio de entrenamiento” para las herramientas digitales que necesitamos para entender y proteger los bosques. Al mapear cuidadosamente cientos de árboles individuales en una región previamente poco representada, los autores ofrecen a los científicos una forma de afinar modelos que convierten los datos láser en información fiable sobre el tamaño, la forma y la biomasa de los árboles. A medida que estos modelos mejoren, también lo hará nuestra capacidad para seguir cuánto carbono almacenan los bosques, cómo cambian con el tiempo y cómo funcionan los esfuerzos de conservación y restauración. Para cualquiera preocupado por el cambio climático y la biodiversidad, este conjunto de datos es un paso importante para ver los bosques con más claridad, desde las hojas hasta los satélites en órbita.

Cita: Ali, M., Biswas, A., Iglseder, A. et al. Terrestrial and Airborne Laser Scanning Dataset of Trees in the Shivalik Range, India with Field Measurements and Leaf–Wood Classifications. Sci Data 13, 420 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06674-w

Palabras clave: lidar forestal, biomasa arbórea, bosques tropicales, teledetección, mapeo de carbono