Estimation of standing wood volume in forest compartments by exploiting airborne laser scanning information: Model-based, Design-based, And hybrid perspectives

Les compartiments de forêt sont souvent délimités par des frontières artificielles ou naturelles et incluent habituellement des parties de différentes strates. Bien que le volume de chaque strate puisse être estimé a` partir de placettes situées a` l'intérieur de ces strates, l'estimation du volume dans certaines parties d'une strate peut être problématique étant donné le petit nombre, ou même l'absence, de placettes dans ces parties. Si la hauteur de la strate supérieure du couvert forestier obtenue par balayage laser aéroporté est disponible a` l'échelle du pixel dans toute la zone inventoriée, ces données sont utilisées comme information auxiliaire. Assumant qu'il existe une relation proportionnelle entre la hauteur transformée (p. ex. puissance de la hauteur) et le volume a` l'échelle du pixel, un modèle de ratio est adopté pour guider l'estimation. À partir de ce modèle, le volume dans n'importe quelle partie de la zone inventoriée est estimé en multipliant le facteur de proportionnalité estimé par le total des hauteurs estimées dans cette partie. Cet estimateur est envisagé dans une perspective fondée soit sur le modèle de ratio, soit sur le plan de sondage ou dans une perspective hybride. Les variances et leurs estimateurs sont dérivés selon les trois approches avec des intervalles de confiance correspondants. L'estimateur du volume et les estimateurs de la variance sont vérifiés en fonction du plan de sondage au moyen d'une étude de simulation qui porte sur une forêt réelle

Forest compartments are usually delineated according to artificial or natural boundaries and usually include portions of different strata. While volume estimation of each stratum can be performed from field plots located within each stratum, volume estimation in portions of the stratum may be problematic owing to the small number (or even the absence) of plots falling in those portions. If upper canopy heights from airborne laser scanning are available at the pixel level for the whole survey area, these data are used as auxiliary information. A ratio model presuming a proportional relationship between transformed heights (e.g., power of heights) and volumes at the pixel level is adopted to guide estimation. From this model, the volume within any portion of the survey area is estimated as the proportionality factor estimate multiplied by the total of transformed heights in that portion. This estimator is considered from the model-based, design-based, and hybrid perspectives. Variances and their estimators are derived under the three approaches together with the corresponding confidence intervals. The volume estimator and the variance estimators are checked from the design-based point of view by a simulation study performed on a real forest in northwestern Italy. An application to a public forest estate in the same zone is performed.