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Mapping aboveground tree biomass at the stand level from inventory information: test cases in Newfoundland and Quebec

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Abstract:

A method of estimating and mapping aboveground tree biomass (AGTB) was developed using provincially available forest inventory databases. More specifically, AGTB conversion tables were devised to estimate biomass for stand attributes that are commonly mapped in provincial inventories over the Canadian landscape, i.e., species composition, projected crown density, and dominant tree height. AGTB is first estimated at the tree level using allometric relationships and measured stem distributions that are subsequently summed to estimate plot-level biomass. AGTB conversion tables are then computed from regression models that relate the plot-level biomass values to stand attributes. AGTB can then be mapped over the landscape by assigning the plot-level biomass values to the mapped stands. The method was developed using two provinces, Newfoundland and Labrador (N.L.) and Quebec, as test cases to assess the adaptation required between different management units. Models used to develop conversion tables from the test areas provided estimates of biomass with R2 ranging from 0.22 to 0.35 and from 0.31 to 0.64 and root mean square errors of 38 to 47 t/ha and 21 to 41 t/ha for N.L. and Quebec, respectively, based on an independent validation data set not used in the development of the models. Mapping errors and potential improvements to the models are discussed. To extend the methods developed in this study to a national map of forest AGTB will require significant adjustments to account for differences in regional inventory specifications. While the method for AGTB mapping can fulfil an important monitoring requirement in forestry, applying it to all provinces, as well as including alternate data sources for areas where inventories do not exist, such as satellite remotely sensed images, requires further research, some of which is currently in progress.

Une méthode pour estimer et cartographier la biomasse aérienne des arbres a été développée en s'appuyant sur les données des inventaires provinciaux disponibles. Plus spécifiquement, les tables de conversion de la biomasse aérienne ont été bâties pour estimer la biomasse à l'aide des attributs des peuplements qui sont communément cartographiés dans les inventaires provinciaux au Canada, c'est-à-dire la composition en espèces, la densité du couvert végétal au sol et la hauteur des arbres dominants. La biomasse aérienne est d'abord estimée pour chaque arbre dans une placette à l'aide des relations allométriques et de la distribution des tiges par classes de dhp. Ensuite, la biomasse des arbres est additionnée pour obtenir la biomasse de la placette. Enfin, les tables de conversion de la biomasse aérienne sont établies à partir des modèles de régression qui relient la biomasse de la placette aux attributs des peuplements. La biomasse aérienne peut ainsi être cartographiée à l'échelle du paysage en assignant les valeurs moyennes de biomasse des placettes aux peuplements cartographiés. Terre-Neuve-et-Labrador et Québec ont été choisis comme provinces pilotes pour développer la méthode et évaluer de quelle façon l'adapter aux différentes unités d'aménagement. L'application des modèles utilisés pour établir les tables de conversion sur la base de données indépendantes de celles utilisées pour leur calibration a permis d'estimer la biomasse avec des coefficients de variation de 0,22 à 0,35 et de 0,31 à 0,64 et des écarts-types résiduels de 38 à 47 t/ha et de 21 à 41 t/ha respectivement pour Terre-Neuve-et-Labrador et Québec. Les erreurs de cartographie et les améliorations qui pourraient être apportées aux modèles sont discutées. Si on voulait généraliser l'utilisation de cette étude pour obtenir une cartographie nationale de la biomasse forestière, il faudrait y apporter d'importants ajustements pour tenir compte des différences dans les prescriptions d'inventaire qui varient selon les régions. Bien que la méthode pour cartographier la biomasse aérienne puisse répondre à un important besoin de suivi en foresterie, son application à toutes les provinces ainsi que le recours à des sources de données alternatives lorsque l'inventaire est inexistant, tel que les images satellitaires, exigent d'autres recherches dont certaines sont en cours.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2003-10-01

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