A tree-based approach to estimate wood volume from Lidar data: a case study in a pine plantation - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection Année : 2015

A tree-based approach to estimate wood volume from Lidar data: a case study in a pine plantation

Résumé

We developed an-object based framework to assess individual tree volume from airborne LiDAR data in a pine-dominated forest. Individual tree crowns were extracted using a point-based segmentation algorithm and total tree volume was estimated using height and either tree or crown bounding volume information using nonlinear models. Tree-level models provided root mean squared errors (RMSE) around 30%. Scaling volume at the plot level allows to reduce RMSE by a factor 2, i.e. around 15%. This scale change may benefits from error compensation associated to segmentation involving false tree detections or tree omissions leading to crown fusions. Along with height, crown volume was found to be a good predictor of tree volume, but suffers from computational issues that may further induce variability in the models. Future work should integrate an analysis of tree neighborhood in order to improve tree- models by the use of indices reflecting competition and growth conditions.
Nous proposons une méthode pour estimer le volume d’arbres individuels d’une zone dominée par des pins maritimes, à partir de données LiDAR aéroporté. Le nuage de point à été segmenté à partir de l’algorithme PTrees. Pour chaque arbre segmenté, la hauteur du plus haut point, le volume de l’enveloppe du nuage et de l’enveloppe de la couronne ont été utilisés dans des modèles non linéaires pour prédire le volume total d’arbres mesurés sur le terrain. A l’arbre, les modèles testés permettent d’estimer le volume avec une erreur quadratique moyenne (RMSE) de l’ordre de 35%. Ce niveau d’erreur a plusieurs origines. Tout d’abord les volumes terrain ont été estimés à partir de tarifs de cubage qui décrivent un arbre moyen. Ainsi une variabilité autour de cet arbre moyen peut être induite par des variations de fertilité ou de sylviculture qui agissent localement sur la croissance des arbres. Le passage à la placette permet de diminuer la RMSE d’un facteur 2, autour de 15%. Ce changement d’échelle permet en effet de compenser les erreurs liées à la segmentation et qui se traduisent par des fausses détections d’arbres soit omissions qui génèrent des fusions de couronnes. Par ailleurs, nos résultats suggèrent que des paramètres de hauts niveaux, tel que la hauteur de la base du houppier, ou le volume de la couronne peuvent introduire du bruit dans les modèles. Nous recommandons donc de sélectionner les variables LiDAR afin de limiter la propagation d’erreur, tout en ajoutant des variables permettant de décrire l’environnement de l’arbre afin de mieux prendre en compte ses conditions de croissance.

Dates et versions

hal-02602432 , version 1 (16-05-2020)

Identifiants

Citer

A. Hamrouni, Cédric Vega, J.P. Renaud, S. Durrieu, Marine Bouvier. A tree-based approach to estimate wood volume from Lidar data: a case study in a pine plantation. Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, 2015, Forêts, 211-212, pp.63-70. ⟨10.52638/rfpt.2015.555⟩. ⟨hal-02602432⟩
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