Ampliando a pesquisa florestal com tecnologia LiDAR terrestre

Por que florestas 3D importam para todos

As florestas fazem muito mais do que oferecer paisagens e madeira: elas armazenam carbono, resfriam o ar, abrigam a vida selvagem e amortecem extremos climáticos. Ainda assim, muitas das decisões que tomamos sobre políticas climáticas, conservação e uso da terra ainda se baseiam em medidas surpreendentemente simples das árvores. Este artigo explica como a tecnologia a laser em solo — chamada LiDAR terrestre — está dando aos cientistas uma visão tridimensional radicalmente mais detalhada das florestas, ajudando-os a construir versões digitais realistas dos bosques e a acompanhar como o corte, o fogo e as mudanças climáticas os remodelam ao longo do tempo.

Novos olhos na floresta

Por décadas, satélites e aeronaves mapearam as florestas a partir de cima, revelando onde as árvores crescem e como elas mudam com o tempo. O LiDAR terrestre desloca o ponto de vista para o chão da floresta. Um scanner em um tripé emite pulsos de laser rápidos e mede quanto tempo eles levam para voltar de troncos, galhos, folhas e até toras caídas. O resultado é uma densa “nuvem de pontos” que captura o arranjo 3D exato do material vegetal. Comparadas às medições tradicionais com fita ou fotografias de campo, essas varreduras são mais rápidas, mais detalhadas e menos tendenciosas, especialmente em terrenos densos ou irregulares. Avanços recentes em hardware tornaram os scanners menores, mais baratos e mais rápidos, abrindo a porta para que muitos mais grupos de pesquisa os utilizem.

Construindo florestas digitais

Uma vez coletados, os pontos do LiDAR podem ser convertidos em árvores e povoamentos digitais realistas. Algoritmos envolvem os pontos em formas simples — frequentemente cilindros curtos — para reconstruir cada ramo principal em modelos chamados de modelos de estrutura quantitativa. Na prática, os cientistas podem estimar o peso e as medidas de uma árvore sem cortá‑la, avaliando sua madeira total e como essa madeira se distribui do tronco aos brotos. Essas árvores digitais alimentam “gêmeos digitais”: versões computacionais altamente detalhadas de florestas que podem ser usadas para simular como a luz atravessa um dossel, como a fotossíntese responde às estações ou como as formas das árvores emergem da interação entre genética e ambiente. Esse nível de realismo ajuda a reduzir a lacuna entre parcelas de campo pequenas e observações globais por satélite.

Repensando inventários florestais

O LiDAR terrestre também está transformando a forma como contamos e monitoramos árvores em escalas maiores. Inventários florestais nacionais tradicionalmente dependem de pessoas para medir diâmetros de tronco e alturas em parcelas amostrais. O LiDAR pode fornecer esses mesmos números básicos com precisão centimétrica, enquanto captura simultaneamente largura da copa, volume da copa, o espaço que cada árvore ocupa e quão compactas estão as folhas. Como tudo isso é armazenado em 3D, varreduras antigas podem ser reprocessadas com novos algoritmos, e varreduras repetidas podem revelar como troncos, copas e até galhos finos crescem ou se deformam após desbastes, tempestades ou secas. Esse quadro mais rico ajuda a refinar modelos que convertem tamanho de árvore em volume de madeira e carbono, e revela diferenças regionais e de manejo que métodos antigos frequentemente deixavam passar.

Vendo estrutura, habitat e perturbações

Além de observar árvores individuais, o LiDAR permite aos cientistas quantificar como folhagem e galhos preenchem o espaço ao longo de um povoamento inteiro. Eles podem medir quantas camadas uma floresta tem, quão aberto ou fechado é o dossel e quão complexa é a estrutura em altura e largura. Esses padrões mostram estar intimamente ligados à biodiversidade e à resiliência. Dosséis complexos tendem a suportar mais espécies e podem continuar produzindo madeira mesmo com o envelhecimento das florestas. Mapas 3D detalhados também revelam como corte, fogo, fragmentação e grandes herbívoros remodelam as florestas. Estudos usaram LiDAR para mostrar que árvores nas bordas da floresta amazônica crescem de forma diferente e armazenam menos biomassa, que cicatrizes de corte permanecem visíveis na estrutura vertical décadas depois, e que incêndios de superfície esculpem a vegetação do sub‑arboreto de maneiras que variam de local para local.

Desafios e o caminho à frente

Apesar de sua promessa, o LiDAR terrestre não é uma substituição mágica para ferramentas simples. Scanners de ponta continuam caros, e o trabalho de campo pode ser retardado por vento, chuva e terreno difícil. Processar os enormes volumes de dados ainda exige software especializado e expertise, e padrões internacionais sobre como escanear e compartilhar dados estão apenas começando a surgir. Mesmo assim, o avanço contínuo em inteligência artificial, conjuntos de dados compartilhados e redes coordenadas está reduzindo essas barreiras de forma constante. Os autores concluem que o LiDAR terrestre já se tornou parte fundamental do conjunto de ferramentas global para entender florestas, oferecendo o detalhe estrutural necessário para conectar medições de solo, teoria ecológica e monitoramento por satélite — e ajudando a sociedade a manejar e proteger as florestas em um mundo que muda rapidamente.

Citação: Maeda, E.E., Brede, B., Calders, K. et al. Expanding forest research with terrestrial LiDAR technology. Nat Commun 16, 8853 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-63946-6

Palavras-chave: LiDAR terrestre, estrutura florestal, florestas digitais, perturbação florestal, armazenamento de carbono