Assessment of temporal changes in aboveground forest tree biomass using aerial photographs and allometric equations

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Abstract:

Studies of forest biomass dynamics typically use long-term forest inventory data, available in only a few places around the world. We present a method that uses photogrammetric measurements from aerial photographs as an alternative to time-series field measurements. We used photogrammetric methods to measure tree height and crown diameter, using four aerial photographs of Yatir Forest, a semi-arid forest in southern Israel, taken between 1978 and 2003. Height and crown-diameter measurements were transformed to biomass using an allometric equation generated from 28 harvested Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) trees. Mean tree biomass increased from 6.37 kg in 1978 to 97.01 kg in 2003. Mean plot biomass in 2003 was 2.48 kg/m2 and aboveground primary productivity over the study period ranged between 0.14 and 0.21 kg/m2 per year. There was systematic overestimation of tree height and systematic underestimation of crown diameter, which was corrected for at all time points between 1978 and 2003. The estimated biomass was significantly related to field-measured biomass, with an R2 value of 0.78. This method may serve as an alternative to field sampling for studies of forest biomass dynamics, assuming that there is sufficient spatial and temporal coverage of the investigated area using high-quality aerial photography, and that the tree tops are distinguishable in the photographs.

Les études de la dynamique de la biomasse forestière utilisent généralement des données d'inventaire forestier à long terme disponibles à quelques endroits seulement dans le monde. Nous présentons une méthode utilisant des mesures photogrammétriques tirées de photographies aériennes comme solution de rechange aux mesures de terrain répétées dans le temps. Nous avons utilisé des méthodes photogrammétriques pour mesurer la hauteur des arbres et le diamètre de leur cime à l'aide de quatre photographies aériennes prises entre 1978 et 2003 de la forêt de Yatir, une forêt semi-aride du sud d'Israël. Les mesures de hauteur et de diamètre de cime ont été converties en biomasse en utilisant une équation allométrique calculée à partir de l'abattage de 28 individus de pin d'Alep (Pinus halepensis Mill.). La biomasse moyenne des arbres a augmenté de 6,37 kg en 1978 à 97,01 kg en 2003. La biomasse moyenne des placettes en 2003 était de 2,48 kg/m2 et la productivité primaire aérienne au cours de la période d'étude variait de 0,14 à 0,21 kg·m–2·an–1. Une surestimation systématique de la hauteur des arbres et une sous-estimation systématique du diamètre de la cime ont été corrigées pour toutes les mesures entre 1978 et 2003. La biomasse estimée était significativement reliée à la biomasse mesurée sur le terrain, ce qui a produit un R2 de 0,78. Cette méthode peut servir de solution de rechange à un échantillonnage sur le terrain pour des études de la dynamique de la biomasse forestière en assumant que des photographies aériennes de haute qualité couvrent un horizon spatial et temporel suffisant pour la région étudiée et qu'il est possible de distinguer le faîte des arbres sur les photographies.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2006

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