Quantifying architectural uniqueness of Scots pine trees using terrestrial laser scanning: toward individual tree fingerprinting
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Tree architecture reflects a hierarchical growth pattern shaped by the interplay between genetics and the environment. Environmental variation leads to unique resource availability, resulting in each tree developing distinct structural features, akin to the uniqueness of a human fingerprint. In this study, we propose a nondestructive method for quantifying this architectural uniqueness using terrestrial laser scanning for tree identification. While tree identification is commonly based on their precise geospatial location, this information may not always be available. Instead, we hypothesized that a tree’s stem profile (diameters along the stem) and branching arrangement (locations of branch origins on the stem surface) could distinguish individuals within a population. The experimental setup included 65 Scots pine (Pinus sylvestris L.) trees in a managed boreal forest stand, scanned with terrestrial laser scanning in September 2021 (T1) and November 2022 (T2). We investigated whether individual trees could be identified based on architectural similarities between their point cloud reconstructions from T1 and T2. In total, 52 trees (80.0%) were identified based on their architectural characteristics. The results supported our hypothesis, showing that identifying ≥10 branch origins from independent reconstructions was sufficient to establish architectural uniqueness, resulting in 100% identification accuracy (n = 20 trees). These findings suggest that the complex three-dimensional tree architecture can be condensed into a two-dimensional pattern of points representing branch arrangement, which we term the “tree fingerprint.” These architectural characteristics, which can be reconstructed from the lower half of the tree, are well suited for acquisition via ground-based sensing techniques such as terrestrial or mobile laser scanning. If point cloud data capable of characterizing individual branches is acquired during forest operations, the proposed methodology can facilitate tree identification for applications such as wood tracking, even without geospatial coordinates.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 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) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».