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3D stem modelling in tropical forest: towards improved biomass and biomass change estimates / Sébastien Bauwens (2022)
Titre : 3D stem modelling in tropical forest: towards improved biomass and biomass change estimates Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Sébastien Bauwens, Auteur Editeur : Gembloux [Belgique] : Université de Liège - Gembloux Agro-Bio Tech Année de publication : 2022 Importance : 146 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Dissertation originale présentée en vue de l'obtention du grade de Docteur en Sciences Agronomiques et Ingénierie BiologiqueLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] biomasse aérienne
[Termes IGN] cartographie et localisation simultanées
[Termes IGN] Congo
[Termes IGN] diamètre à hauteur de poitrine
[Termes IGN] dioxyde de carbone
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] écosystème forestier
[Termes IGN] forêt tropicale
[Termes IGN] hauteur des arbres
[Termes IGN] inventaire forestier (techniques et méthodes)
[Termes IGN] lidar mobile
[Termes IGN] modèle de croissance végétale
[Termes IGN] modèle numérique de terrain
[Termes IGN] placette d'échantillonnage
[Termes IGN] puits de carbone
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] stéréoscopie
[Termes IGN] structure-from-motion
[Termes IGN] télémétrie laser terrestreRésumé : (auteur) Tropical forests are the main contributors of CO2 emissions between the biosphere and the atmosphere in the land use sector. The deforestation and degradation of these forests are the main sources of emissions from this sector, which accounts for 15% of the world's CO2 emissions. The monitoring of CO2 emissions and removals from tropical forests requires fine measurements of their trees. These measurements are then used as inputs in allometric model to predict the tree aboveground biomass and thus indirectly their equivalent in CO2. However, a significant proportion of trees in tropical forests show morphological singularities on the stem such as buttresses or other irregularities. The height (HPOM) of the diameter measured (DPOM) is therefore commonly raised above the buttresses to reach a circular part of the stem. The standard of measuring the diameter at breast height (DBH) is then lost. In this context, this thesis aims to improve the monitoring of tropical trees with stem irregularities by using recent three-dimensional (3D) measurement tools and developing a model-based approach to harmonize height measurements of the diameterdo. First, we evaluated the potential of the close-range terrestrial photogrammetric approach (CRTP) to measure irregular shaped stems. The advantage of this 3D approach is its low cost and ease of implementation as it only requires a camera and targets. Following the convincing results of this approach, we studied the quality of the allometric relationship between variables extracted from the stem cross-section at 1.3 m height and above-ground biomass. We found that the equivalent diameter of the basal area at 1.3 m height (DBH') correlates better with aboveground tree biomass and thus its carbon content than does diameter above buttress (DPOM). Therefore, harmonization of HPOM to 1.3 m height should be further studied to improve biomass estimates. Secondly, we investigated the potential of a hand-held mobile lidar scanner (HMLS) to measure in 3D not only one tree at a time but many trees from forest plots with a 15 m radius in Belgian temperate forest. To assess the HMLS, we compared it to 3D measurements made with a more commonly used static terrestrial laser scanning (TLS) and with conventional forest inventory diameter and position measurements. The HMLS has a better 3D spatial coverage of the stems than the TLS and the precision of the stem diameter measurements is also better with the HMLS. Setting up the plot and scanning it from five locations with the TLS takes three times longer than scanning with HMLS. This pioneering work shows us the potential of using HMLS in tropical forests through its speed of execution and its important spatial coverage at the stem level, an important issue for irregular shaped tree stems. Thirdly, we developed and assessed a model-based approach for harmonizing HPOM to correct the bias induced by irregular stems in the aboveground biomass estimates of forest inventory plots. Following the estimation of DBH' using a taper model proposed in our study, we find that conventional aboveground biomass estimates (i.e. with only DPOM), compared to estimates made with DBH', show an increasing divergence with the increase of irregular stems proportion within plots and going up to -15% in our study. These results show the importance of considering HPOM when estimating aboveground biomass in tropical forests, especially in forests with many irregular stems. Estimates of the evolution of plot above-ground biomass over time should also be revised to better consider the biomass growth of irregular shaped tree stems, which has been underestimated until now. Finally, based on the results of this research, we summarize the 3D measurement tools currently available and describe their advantages and disadvantages in the case of irregular stems. Based on available human and technical resources, we also give recommendations on the harmonization method to use in permanent sampling plots to correct the bias induced by irregular stems. Improved monitoring of these tropical trees may provide a better understanding of some of the residual, i.e. unexplained, terrestrial ecosystem CO2 sink currently noted in IPCC reports. Note de contenu : 1- General introduction
2- 3D measurements of irregularly shaped stems
3- 3D stem measurements at the plot level
4- Making tropical forest plots comparable
5- DiscussionNuméro de notice : 24037 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Thèse étrangère Note de thèse : Thèse de Doctorat : Sciences Agronomiques et Ingénierie Biologique : Liège : 2022 DOI : sans En ligne : https://hdl.handle.net/2268/293900 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=101855 Above-ground biomass estimation in a Mediterranean sparse coppice oak forest using Sentinel-2 data / Fardin Moradi in Annals of forest research, vol 65 n° 1 (January - June 2022)
[article]
Titre : Above-ground biomass estimation in a Mediterranean sparse coppice oak forest using Sentinel-2 data Type de document : Article/Communication Auteurs : Fardin Moradi, Auteur ; Seyed Mohammad Moein Sadeghi, Auteur ; Hadi Beygi Heidarlou, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : pp 165 - 182 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique
[Termes IGN] allométrie
[Termes IGN] biomasse aérienne
[Termes IGN] classification barycentrique
[Termes IGN] classification par forêts d'arbres décisionnels
[Termes IGN] classification par Perceptron multicouche
[Termes IGN] classification par séparateurs à vaste marge
[Termes IGN] forêt méditerranéenne
[Termes IGN] image proche infrarouge
[Termes IGN] image Sentinel-MSI
[Termes IGN] indice de végétation
[Termes IGN] Iran
[Termes IGN] Quercus brantii
[Termes IGN] taillisRésumé : (auteur) Implementing a scheduled and reliable estimation of forest characteristics is important for the sustainable management of forests. This study aimed at evaluating the capability of Sentinel-2 satellite data to estimate above-ground biomass (AGB) in coppice forests of Persian oak (Quercus brantii var. persica) located in Western Iran. To estimate the AGB, field data collection was implemented in 80 square plots (40×40 m, area of 1600 m2). Two diameters of the crown were measured and used to calculate the AGB of each tree based on allometric equations. Then, the performance of satellite data in estimating the AGB was evaluated for the area of study using the field-based AGB (dependent variable) as well as the spectral band values, spectrally-derived vegetation indices (independent variables) and four machine learning (ML) algorithms: MultiLayer Perceptron Artificial Neural Network (MLPNN), k-Nearest Neighbor (kNN), Random Forest (RF), and Support Vector Regression (SVR). A five-fold cross-validation was used to verify the effectiveness of models. Examination of the Pearson’s correlation coefficient between AGB and the extracted values showed that IPVI and NDVI vegetation indices had the highest correlation with AGB (r = 0.897). The results indicated that the MLPNN algorithm was the best ML option (RMSE = 1.71 t ha-1; MAE = 1.37 t ha-1; relative RMSE = 24.75%; R2 = 0.87) in estimating the AGB, providing new insights on the capability of remotely sensed-based AGB modeling of sparse Mediterranean forest ecosystems in an area with limited number of field sample plots. Numéro de notice : A2022-876 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.15287/afr.2022.2390 Date de publication en ligne : 29/06/2022 En ligne : https://doi.org/10.15287/afr.2022.2390 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=102180
in Annals of forest research > vol 65 n° 1 (January - June 2022) . - pp 165 - 182[article]Contributions of multi-temporal airborne LiDAR data to mapping carbon stocks and fluxes in tropical forests / Claudia Milena Huertas Garcia (2022)
Titre : Contributions of multi-temporal airborne LiDAR data to mapping carbon stocks and fluxes in tropical forests Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Claudia Milena Huertas Garcia, Auteur ; Grégoire Vincent, Directeur de thèse ; Raphaël Pélissier, Directeur de thèse Editeur : Montpellier : Université de Montpellier Année de publication : 2022 Importance : 155 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse présentée pour l'obtention du Doctorat de l'Université de Montpellier, Spécialité Ecologie et BiodiversitéLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] allométrie
[Termes IGN] biomasse forestière
[Termes IGN] capteur aérien
[Termes IGN] cartographie écologique
[Termes IGN] données de terrain
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] données multitemporelles
[Termes IGN] dynamique de la végétation
[Termes IGN] forêt tropicale
[Termes IGN] Guyane française
[Termes IGN] modèle numérique de surface de la canopée
[Termes IGN] productivité biologique
[Termes IGN] puits de carboneIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Le changement climatique actuel affecte le fonctionnement des forêts tropicales de nombreuses façons et pourrait mettre en péril leur rôle de puits de carbone mondial. La documentation précise des flux de carbone forestier à une échelle significative est donc un défi urgent. Le LIDAR aéroporté, qui peut fournir une description fine de la structure et de la dynamique de la canopée, a un grand potentiel à cet égard. Cette thèse explore les capacités et les limites du LiDAR multitemporel aéroporté (ALS) pour cartographier les modèles de flux de carbone (mortalité et productivité) dans l'espace et le temps afin de réduire l'incertitude des modèles globaux de stocks et de flux de carbone dans les forêts tropicales. Nous nous sommes appuyés sur la combinaison de survols ALS répétés sur une période de 10 ans d'une part et d'un large réseau de parcelles totalisant plus de 1,2 km2 d'inventaires de terrain réalisés à la Station Permanente de Recherche de Paracou (Guyane française) d'autre part. Trois chapitres principaux sont présentés sous forme d'articles scientifiques. Le premier chapitre (Q1. Modélisation de l'efflux - Mortalité) traite de la possibilité de développer des estimations fiables de la perte de biomasse, de surface terrière et de nombre de tiges (efflux) à partir des changements observés de la hauteur de la canopée lors de survols répétés de la SLA et évalue en outre si ces modèles de perte sont liés à la hauteur de la canopée locale et à la topographie locale. Le deuxième chapitre (Q2. Allométrie et stock de carbone) quantifie la réduction de l'erreur obtenue dans les estimations de l'AGB au niveau de la parcelle en utilisant des allométries Hauteur-Diamètre ajustées localement. Ces allométries sont établies en fusionnant les inventaires de terrain et les modèles de hauteur de canopée dérivés de l'ALS et en incorporant la hauteur de canopée locale et l'identité des espèces comme prédicteurs. Le troisième chapitre (Q3. Modélisation de l'afflux - Productivité) examine si le gain de hauteur de canopée dérivé de l'ALS répété peut être utilisé pour cartographier la productivité primaire nette ligneuse aérienne (AWNPP) sur un site présentant différentes caractéristiques de structure et de dynamique dans des parcelles non perturbées et perturbées comme Paracou. Un dernier chapitre synthétise les principales conclusions des trois premiers articles, et développe une réflexion critique sur les travaux menés pendant ces trois années et demie. Note de contenu : Introduction
- General introduction
- Materials and methods: Site and LiDAR data characteristics
1. Mapping tree mortality rate in a tropical moist forest using multi-temporal LiDAR
1.1 Introduction
1.2 Methodology
1.3 Results
1.4 Discussion
1.5 Conclusions
2. Reducing bias and uncertainty in plot-level AGB by combining ground inventories and ALS
2.1 Introduction
2.2 Methodology & Materials
2.3 Height modeling
2.4 Results
2.5 Discussion
2.6 Conclusions
3. Can multitemporal airborne LiDAR data predict primary productivity in dense tropical forests?
3.1 Introduction
3.2 Materials and Methods
3.3 Results
3.4 Discussion
3.5. Conclusions
- Synthesis and perspectivesNuméro de notice : 26939 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Ecologie et Biodiversité : Montpellier : 2022 Organisme de stage : Institut de Recherche pour le Développement nature-HAL : Thèse DOI : sans Date de publication en ligne : 17/11/2022 En ligne : https://hal.inrae.fr/tel-03850769/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=102079 Detection and biomass estimation of phaeocystis globosa blooms off Southern China from UAV-based hyperspectral measurements / Xue Li in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 60 n° 1 (January 2022)
[article]
Titre : Detection and biomass estimation of phaeocystis globosa blooms off Southern China from UAV-based hyperspectral measurements Type de document : Article/Communication Auteurs : Xue Li, Auteur ; Shaoling Shang, Auteur ; Zhongping Lee, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : n° 4200513 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection
[Termes IGN] algue
[Termes IGN] biomasse
[Termes IGN] cartographie thématique
[Termes IGN] Chine
[Termes IGN] chlorophylle
[Termes IGN] couleur de l'océan
[Termes IGN] espèce exotique envahissante
[Termes IGN] image captée par drone
[Termes IGN] image hyperspectrale
[Termes IGN] plancton
[Termes IGN] réflectanceRésumé : (auteur) Phaeocystis globosa (P. globosa) is a unique causative species of harmful algal blooms, which can form gelatinous colonies. We, for the first time, used unmanned aerial vehicle (UAV) measurements to identify P. globosa blooms and to quantify the biomass. Based on in situ measured remote sensing reflectance ( Rrs ), it is found that, for P. globosa blooms, the maximum of the second-derivative ( dλ2Rrs ) of Rrs(λ) in the 460–480-nm domain is beyond 466 nm. An analysis of the absorption properties from algal cultures suggested that this feature comes from the absorption of chlorophyll c3 (Chl −/c3 ) around 466 nm, a prominent feature of P. globosa. This position of dλ2Rrs maximum was, thus, selected as the criterion for P. globosa identification. The spatial extent of P. globosa blooms in two bays off southern China was then mapped by applying the criterion to UAV-measured Rrs . Twelve out of 16 UAV and in situ match-up stations were consistently identified as dominated by P. globosa, indicating the accuracy of 75%. Furthermore, using localized empirical models, chlorophyll a (Chl −/a ) concentration and colony numbers of P. globosa were estimated from UAV-derived Rrs , where P. globosa colonies were found in a range of ~3–37 gel matrix/L, indicating the occurrence of weak to moderate P. globosa blooms during the surveys. The promising results suggest a high potential for detection and quantification of P. globosa blooms in near-shore bays or harbors using UAV-based hyperspectral remote sensing, where conventional ocean color satellite remote sensing runs into difficulties. Numéro de notice : A2022-025 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1109/TGRS.2021.3051466 Date de publication en ligne : 26/01/2021 En ligne : https://doi.org/10.1109/TGRS.2021.3051466 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99254
in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing > vol 60 n° 1 (January 2022) . - n° 4200513[article]Estimating aboveground biomass in dense Hyrcanian forests by the use of Sentinel-2 data / Fardin Moradi in Forests, vol 13 n° 1 (January 2022)
[article]
Titre : Estimating aboveground biomass in dense Hyrcanian forests by the use of Sentinel-2 data Type de document : Article/Communication Auteurs : Fardin Moradi, Auteur ; Ali Asghar Darvishsefat, Auteur ; Manizheh Rajab Pourrahmati, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2022 Article en page(s) : n° 104 Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection
[Termes IGN] biomasse aérienne
[Termes IGN] Carpinus betulus
[Termes IGN] classification barycentrique
[Termes IGN] classification par forêts d'arbres décisionnels
[Termes IGN] diamètre à hauteur de poitrine
[Termes IGN] image Sentinel-MSI
[Termes IGN] Iran
[Termes IGN] régression multiple
[Termes IGN] réseau neuronal artificielNuméro de notice : A2022-080 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.3390/f13010104 Date de publication en ligne : 12/01/2022 En ligne : https://doi.org/10.3390/f13010104 Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99472
in Forests > vol 13 n° 1 (January 2022) . - n° 104[article]Fungal perspective of pine and oak colonization in Mediterranean degraded ecosystems / Irene Adamo in Forests, vol 13 n° 1 (January 2022)PermalinkGlobal canopy height regression and uncertainty estimation from GEDI LIDAR waveforms with deep ensembles / Nico Lang in Remote sensing of environment, vol 268 (January 2022)PermalinkPermalinkInvestigating the role of wind disturbance in tropical forests through a forest dynamics model and satellite observations / E-Ping Rau (2022)PermalinkMonitoring forest-savanna dynamics in the Guineo-Congolian transition area of the centre region of Cameroon / Le Bienfaiteur Sagang Takougoum (2022)PermalinkClimate warming-induced replacement of mesic beech by thermophilic oak forests will reduce the carbon storage potential in aboveground biomass and soil / Jan Kasper in Annals of Forest Science, vol 78 n° 4 (December 2021)PermalinkEstimation of individual tree stem biomass in an uneven-aged structured coniferous forest using multispectral LiDAR data / Nikos Georgopoulos in Remote sensing, vol 13 n° 23 (December-1 2021)PermalinkA generic information framework for decision-making in a forest-based bio-economy / Jean-Baptiste Pichancourt in Annals of Forest Science, vol 78 n° 4 (December 2021)PermalinkModelling bark volume for six commercially important tree species in France: assessment of models and application at regional scale / Rodolphe Bauer in Annals of Forest Science, vol 78 n° 4 (December 2021)PermalinkRadiative transfer modeling in structurally complex stands: towards a better understanding of parametrization / Frédéric André in Annals of Forest Science, vol 78 n° 4 (December 2021)Permalink