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Estimation of species-specific diameter distributions using airborne laser scanning and aerial photographs

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Abstract:

The use of diameter distributions originates from a need for tree-level description of forest stands, which is required, for example, in growth simulators and bucking. Diameter distribution models are usually applied, since measuring empirical diameter distributions in practical forest inventories is too laborious. This study investigated the ability of remote sensing information to predict species-specific diameter distributions. The study was carried out in Finland in a typical managed boreal forest area. The tree species considered were Scots pine (Pinus sylvestris L.), Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.), and deciduous trees as a group. Growing stock was estimated using the k-MSN method using airborne laser scanning data and aerial photographs. Two approaches were compared: first, the nearest neighbour approach based on field measured trees was used as such to predict diameter distribution, and second, a theoretical diameter distribution approach in which the parameters of the Weibull distribution are predicted using the k-MSN estimates was applied. Basically, all test criteria indicated that the diameter distribution based on nearest neighbour imputed trees outperforms the Weibull distribution, but care must be taken to ensure that the modelling data are comprehensive enough.

L’utilisation de la distribution des diamètres vient du besoin de décrire les peuplements forestiers à l’échelle de l’arbre parce que cela est nécessaire, par exemple, dans les simulateurs de croissance et pour le tronçonnage. Des modèles de distribution des diamètres sont généralement utilisés car, en pratique, la mesure empirique de la distribution des diamètres dans le cadre des inventaires forestiers est trop laborieuse. La présente étude a porté sur la capacité de la télédétection à prédire la distribution des diamètres d’essences spécifiques. L’étude a été réalisée en Finlande dans une zone de forêt boréale aménagée typique. Les essences étudiées sont le pin sylvestre (Pinus sylvestris L.), l’épicéa commun (Picea abies (L.) Karst.) et les feuillus en tant que groupe. Le matériel sur pied a été estimé par la méthode k-MSN qui utilise les données du lecteur laser aéroporté et des photographies aériennes. Deux méthodes ont été comparées. D’abord, l’approche du plus proche voisin fondée sur les arbres mesurés sur le terrain a été utilisée pour prédire la distribution des diamètres. Ensuite, une approche théorique de distribution des diamètres a été utilisée pour prédire les paramètres de la distribution de Weibull en utilisant les estimations k-MSN. En fait, tous les critères de comparaison indiquent que la distribution des diamètres basée sur les arbres imputés de la méthode du plus proche voisin surpasse la distribution de Weibull, à condition toutefois de s’assurer que les données utilisées pour la modélisation soient assez complètes.

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2008

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nrc/cjfr/2008/00000038/00000007/art00005
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