Improved k-NN Mapping of Forest Attributes in Northern Canada Using Spaceborne L-Band SAR, Multispectral and LiDAR Data
Notice bibliographique
Résumé
Satellite forest inventories are the only feasible way to map Canada’s vast, remote forest regions, such as those in the Northwest Territories (NWT). A method used to create such inventories is the k-nearest neighbour (k-NN) algorithm, which spatially extends information from forest inventory (FI) plots to the entire forest land base using wall-to-wall features typically derived from Landsat data. However, the benefits of integrating L-band synthetic aperture radar (SAR) data, strongly correlated to forest biomass, have not been assessed for Canadian northern boreal forests. Here we describe an optimized multivariate k-NN implementation of a 151,700 km2 area in southern NWT that included ca. 2007 Landsat and dual-polarized Phased Array type L-band SAR (PALSAR) data on board the Advanced Land Observing Satellite (ALOS). Five forest attributes were mapped at 30 m cells: stand height, crown closure, stand/total volume and aboveground biomass (AGB). We assessed accuracy gains compared to Landsat-based maps. To circumvent the scarcity of FI plots, we used 3600 footprints from the Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) as surrogate FI plots, where forest attributes were estimated using Light Detection and Ranging (LiDAR) metrics as predictors. After optimization, k-NN predicted forest attribute values for each pixel as the average of the 4 nearest (k = 4) surrogate FI plots within the Euclidian space of 9 best features (selected among 6 PALSAR, 10 Landsat, and 6 environmental features). Accuracy comparisons were based on 31 National Forest Inventory ground plots and over 1 million airborne LiDAR plots. Maps that included PALSAR HV backscatter resulted in forest attribute predictions with higher goodness of fit (adj. R2), lower percent mean error (ME%), and percent root mean square error (RMSE%), and lower underestimation for larger attribute values. Predictions were most accurate for conifer stand height (RMSE% = 32.1%, adj. R2 = 0.58) and AGB (RMSE% = 47.8%, adj. R2 = 0.74), which is much more abundant in the area than mixedwood or broadleaf. Our study demonstrates that optimizing k-NN parameters and feature space, including PALSAR, Landsat, and environmental variables, is a viable approach for inventory mapping of the northern boreal forest regions of Canada.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».