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Using multispectral satellite imagery to estimate leaf area and response to silvicultural treatments in loblolly pine stands

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Abstract:

The relationship between leaf area index (LAI) of loblolly pine plantations and the broadband simple ratio (SR) vegetation index calculated from Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) data was examined. An equation was derived to estimate LAI from readily available Landsat 7 ETM+ data. The equation developed to predict LAI with Landsat 7 ETM+ data was tested with ground LAI measurements taken in 12 plots. The root mean square error of prediction was 0.29, an error of approximately 14% in prediction. The ability of Landsat 7 ETM+ data to consistently estimate SR over time was tested using two scenes acquired on different dates during the winter (December to early March). Comparison between the two images on a pixel-by-pixel basis showed that approximately 96% of the pixels had a difference of <0.5 units of SR (approximately 0.3 units of LAI). When the comparison was made on a stand-by-stand basis (average stand SR), a maximum difference of 0.2 units of SR (approximately 0.12 units of LAI) was found. These results suggest that stand LAI of loblolly pine plantations can be accurately estimated from readily available remote sensing data and provide an opportunity to apply the findings from ecophysiological studies in field plots to forest management decisions at an operational scale.

La relation entre l'indice de surface foliaire de plantations de pin à encens et l'indice de végétation basé sur le rapport simple des bandes larges calculé à partir de données provenant du satellite Landsat 7 ETM+ a été étudiée. Une équation a été mise au point pour estimer l'indice de surface foliaire à partir de données du satellite Landsat 7 ETM+ facilement disponibles. Cette équation a été testée avec des données terrestres d'indice de surface foliaire provenant de 12 placettes. La racine carrée de l'erreur quadratique moyenne de prédiction était de 0,29, ce qui correspond à une erreur de prédiction d'environ 14 %. La capacité du satellite Landsat 7 ETM+ à estimer le rapport simple des bandes larges de façon consistante dans le temps a été testée à l'aide de deux scènes prises à différentes dates au cours de l'hiver (de décembre au début de mars). La comparaison des deux images à l'échelle du pixel a montré qu'environ 96 % des pixels avaient une différence inférieure à 0,5 unité du rapport simple des bandes larges (environ 0,3 unité d'indice de surface foliaire). Lorsque la comparaison était faite à l'échelle du peuplement (valeur moyenne du rapport simple des bandes larges du peuplement), la différence maximale était de 0,2 unité du rapport simple des bandes larges (environ 0,12 unité d'indice de surface foliaire). Ces résultats indiquent que l'indice de surface foliaire des plantations de pin à encens peut être estimé avec précision en utilisant des données satellitaires facilement disponibles et fournissent une occasion d'appliquer les résultats d'études écophysiologiques réalisées dans des placettes sur le terrain aux décisions d'aménagement forestier à une échelle opérationnelle.

[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2006

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