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Enregistrement W3186158983 · doi:10.3390/rs13142796

Estimation of Northern Hardwood Forest Inventory Attributes Using UAV Laser Scanning (ULS): Transferability of Laser Scanning Methods and Comparison of Automated Approaches at the Tree- and Stand-Level

2021· article· en· W3186158983 sur OpenAlexafffund
Bastien Vandendaele, Richard Fournier, Udayalakshmi Vepakomma, Gaëtan Pelletier, Philippe Lejeune, Olivier Martin‐Ducup

Notice bibliographique

RevueRemote Sensing · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueRemote Sensing and LiDAR Applications
Établissements canadiensFPInnovationsUniversité de Sherbrooke
Organismes subventionnairesNational Health Research InstitutesFPInnovationsCanadian Network for Research and Innovation in Machining Technology, Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésPoint cloudLaser scanningRemote sensingCrown (dentistry)Raster graphicsTree (set theory)CanopyLidarForest inventoryTransferabilityEnvironmental scienceBasal areaComputer scienceForestryForest managementMathematicsGeographyLaserArtificial intelligenceMachine learning

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

UAV laser scanning (ULS) has the potential to support forest operations since it provides high-density data with flexible operational conditions. This study examined the use of ULS systems to estimate several tree attributes from an uneven-aged northern hardwood stand. We investigated: (1) the transferability of raster-based and bottom-up point cloud-based individual tree detection (ITD) algorithms to ULS data; and (2) automated approaches to the retrieval of tree-level (i.e., height, crown diameter (CD), DBH) and stand-level (i.e., tree count, basal area (BA), DBH-distribution) forest inventory attributes. These objectives were studied under leaf-on and leaf-off canopy conditions. Results achieved from ULS data were cross-compared with ALS and TLS to better understand the potential and challenges faced by different laser scanning systems and methodological approaches in hardwood forest environments. The best results that characterized individual trees from ULS data were achieved under leaf-off conditions using a point cloud-based bottom-up ITD. The latter outperformed the raster-based ITD, improving the accuracy of tree detection (from 50% to 71%), crown delineation (from R2 = 0.29 to R2 = 0.61), and prediction of tree DBH (from R2 = 0.36 to R2 = 0.67), when compared with values that were estimated from reference TLS data. Major improvements were observed for the detection of trees in the lower canopy layer (from 9% with raster-based ITD to 51% with point cloud-based ITD) and in the intermediate canopy layer (from 24% with raster-based ITD to 59% with point cloud-based ITD). Under leaf-on conditions, LiDAR data from aerial systems include substantial signal occlusion incurred by the upper canopy. Under these conditions, the raster-based ITD was unable to detect low-level canopy trees (from 5% to 15% of trees detected from lower and intermediate canopy layers, respectively), resulting in a tree detection rate of about 40% for both ULS and ALS data. The cylinder-fitting method used to estimate tree DBH under leaf-off conditions did not meet inventory standards when compared to TLS DBH, resulting in RMSE = 7.4 cm, Bias = 3.1 cm, and R2 = 0.75. Yet, it yielded more accurate estimates of the BA (+3.5%) and DBH-distribution of the stand than did allometric models −12.9%), when compared with in situ field measurements. Results suggest that the use of bottom-up ITD on high-density ULS data from leaf-off hardwood forest leads to promising results when estimating trees and stand attributes, which opens up new possibilities for supporting forest inventories and operations.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,018

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,086
Tête enseignante GPT0,326
Écart entre enseignants0,240 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations35
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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