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Area-based lidar-assisted estimation of forest standing volume

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Abstract:

Airborne laser scanning (lidar) technology is increasingly being applied in forest ecosystem surveys. This research note proposes a design-based approach for the lidar-assisted estimation of forest standing volume when ground surveys are performed by means of fixed-area plots. The lidar measurement of the height of the upper canopy (digital crown model) is performed for the whole study area, and the resulting pixel heights are adopted as auxiliary information to couple with the standing volume acquired on the ground by means of sample plots. The ratio estimator for the total volume of the forest is derived in a complete design-based framework together with an unbiased estimator of its sampling variance and the corresponding confidence interval. The proposed procedure has been tested in Bosco della Fontana, a lowland forest in Northern Italy, obtaining a 95% confidence interval for the total volume, which is approximately 2/3 smaller than that obtained by solely using information arising from field plots.

La technologie du laser à balayage aéroporté (lidar) est de plus en plus appliquée pour l’inventaire des écosystèmes forestiers. Cette note de recherche propose une approche probabiliste pour estimer, à l’aide du lidar, le volume de bois sur pied lorsque l’inventaire forestier est effectué au moyen de placettes à aire fixe. La mesure de la hauteur du couvert supérieur (modèle numérique de la cime) avec le lidar est effectuée sur toute la zone d'étude. Les pixels de hauteurs qui en résultent sont utilisés comme information auxiliaire à coupler au volume de bois sur pied obtenu via les placettes sur le terrain. L’estimateur de rapport pour le volume total de la forêt est dérivé d’une approche d’échantillonnage entièrement probabiliste, de concert avec un estimateur non biaisé de sa variance d'échantillonnage et avec l'intervalle de confiance correspondant. La procédure proposée a été testée à Bosco della Fontana, une forêt de plaine dans le nord de l'Italie. Avec cette procédure, l’intervalle de confiance qui a été obtenu pour l’estimation du volume total, au niveau de probabilité de 0,95, est plus petit et représente environ les 2/3 de celui qui a été obtenu en utilisant uniquement les données des placettes sur le terrain.

Document Type: Research Article

Publication date: 2008-11-01

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