Assessing effects of laser point density, ground sampling intensity, and field sample plot size on biophysical stand properties derived from airborne laser scanner data


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Abstract

Canopy height distributions were created from small-footprint airborne laser scanner data with an average sampling density of 1.13 points·m−2 collected over 132 sample plots and 61 forest stands. Field measurements of each plot were carried out within two concentric circles corresponding to fixed areas of 200 m2 and 300 or 400 m2. The laser point clouds were thinned to approximately 0.25, 0.13, and 0.06 point·m−2. For all comparisons, the maximum values of the first as well as last return canopy height distributions differed significantly between the full density and the thinned data. The combined effects of number of field plots, field plot sizes, and point densities on the accuracy of mean tree height, stand basal area, and stand volume predicted at stand level using a two-stage procedure combining field training data and laser data, were assessed using Monte Carlo simulation randomly selecting 75% and 50% of the field plots. The average standard deviation showed only a minor increase by decreasing point density and increased when the number of sample plots was reduced. The effects of field plot size varied with canopy structure and stem density.RésuméDes distributions de la hauteur du couvert forestier ont été créées à partir de données de lecteur laser aéroporté à petite empreinte avec une densité d'échantillonnage moyenne de 1,13 points·m−2. Ces données ont été collectées au-dessus de 132 placettes échantillons distribuées dans 61 peuplements forestiers. Dans chaque placette, le mesurage sur le terrain a été effectué dans deux cercles concentriques correspondant à des aires fixes de 200 m2 et 300 ou 400 m2. Les nuages de points laser ont été éclaircis à environ 0,25, 0,13 et 0,06 point·m−2. Pour toutes les comparaisons, la valeur maximale des distributions de la hauteur du couvert forestier, tant lors de la première que de la dernière acquisition, est significativement différente selon qu'on utilise les données à pleine densité ou les données éclaircies. Les effets combinés du nombre de placettes au sol, de l'aire des placettes et de la densité des points sur l'exactitude de la hauteur moyenne, de la surface terrière et du volume du peuplement, prédits à l'échelle du peuplement en utilisant une procédure en deux étapes combinant les données terrestres d'apprentissage et les données laser, ont été évalués à l'aide de la simulation Monte Carlo en sélectionnant aléatoirement 75 % et 50 % des placettes. L'écart-type moyen n'augmente que légèrement avec la diminution de la densité des points, mais il augmente avec la réduction du nombre de placettes au sol. Les effets de la dimension des placettes au sol varient avec la structure du couvert et la densité des tiges.

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