Aboveground Biomass Density Models for NASA’s Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) Lidar Mission

Duncanson, Laura und Kellner, James R. und Armston, John und Dubayah, Ralph und Minor, David M. und Hancock, Steven und Healey, Sean P. und Patterson, Paul L. und Saarela, Svetlana und Marselis, Suzanne und Silva, Carlos E. und Bruening, Jamis und Goetz, Scott J. und Tang, Hao und Hofton, Michelle und Blair, Bryan und Luthcke, Scott und Fatoyinbo, Lola und Abernethy, Katharine und Alonso, Alfonso und Andersen, Hans-Erik und Aplin, Paul und Baker, Timothy R. und Barbier, Nicolas und Bastin, Jean Francois und Biber, Peter und Boeckx, Pascal und Bogaert, Jan und Boschetti, Luigi und Boucher, Peter Brehm und Boyd, Doreen S. und Burslem, David F.R.P. und Calvo-Rodriguez, Sofia und Chave, Jérôme und Chazdon, Robin L. und Clark, David B. und Clark, Deborah A. und Cohen, Warren B. und Coomes, David A. und Corona, Piermaria und Cushman, K.C. und Cutler, Mark E.J. und Dalling, James William und Dalponte, Michele und Dash, Jonathan und de-Miguel, Sergio und Denga, Songqiu und Ellis, Peter Woods und Erasmus, Barend und Fekety, Patrick A. und Fernandez-Landa, Alfredo und Ferraz, Antonio und Fischer, Rico und Fisher, Adrian G. und García-Abril, Antonio und Gobakken, Terje und Hacker, Jorg M. und Heurich, Marco und Hill, Ross A. und Hopkinson, Chris und Huang, Huabing und Hubbell, Stephen P. und Hudak, Andrew T. und Huth, Andreas und Imbach, Benedikt und Jeffery, Kathryn J. und Katoh, Masato und Kearsley, Elizabeth und Kenfack, David und Kljun, Natascha und Knapp, Nikolai und KralKljun, Kamil und Krucek, Martin und Labrière, Nicolas und Lewis, Simon L. und Longo, Marcos und Lucas, Richard M. und Main, Russell und Manzanera, Jose A. und Vásquez Martínez, Rodolfo und Mathieu, Renaud und Memiaghe, Herve und Meyer, Victoria und Monteagudo Mendoza, Abel und Monerris, Alessandra und Montesano, Paul und Morsdorf, Felix und Næsset, Erik und Naidoo, Laven und Nilus, Reuben und O'Brien, Michael und Orwig, David A. und Papathanassiou, Konstantinos und Parker, Geoffrey und Philipson, Christopher und Phillips, Oliver L. und Pisek, Jan und Poulsen, John R. und Pretzsch, Hans und Rüdiger, Christoph und Saatchi, Sassan und Sanchez-Azofeifa, Arturo und Sanchez-Lopez, Nuria und Scholes, Robert und Silva, Carlos A. und Simard, Marc und Skidmore, Andrew und Stereńczak, Krzysztof und Tanase, Mihai und Torresan, Chiara und Valbuena, Ruben und Verbeeck, Hans und Vrska, Tomas und Wessels, Konrad und White, Joanne C. und White, Lee J.T. und Zahabu, Eliakimu und Zgraggen, Carlo (2022) Aboveground Biomass Density Models for NASA’s Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) Lidar Mission. Remote Sensing of Environment. Elsevier. doi: 10.1016/j.rse.2021.112845. ISSN 0034-4257.

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Kurzfassung

NASAs Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) is collecting space-borne full waveform lidar data with a primary science goal of producing accurate estimates of forest aboveground biomass density (AGBD). This paper presents the development of the models used to create GEDIs footprint-level (~25 m) AGBD (GEDI04_A) product, including a description of the datasets used and the procedure for final model selection. The data used to fit our models are from a compilation of globally distributed spatially and temporally coincident field and airborne lidar datasets, whereby we simulated GEDI-like waveforms from airborne lidar to build a calibration database. We used this database to expand the geographic extent of past waveform lidar studies, and divided the globe into four broad strata by Plant Functional Type (PFT) and six geographic regions. GEDIs waveform-to-biomass models take the form of parametric Ordinary Least Squares (OLS) models with simulated Relative Height (RH) metrics as predictor variables. From an exhaustive set of candidate models, we select the best input predictor variables, data transformations for each geographic stratum in the GEDI domain to produce a set of comprehensive predictive footprint-level models. We found that model selection frequently favors combinations of RH metrics at the 98th, 90th, 50th, and 10th height above ground-level percentiles (RH98, RH90, RH50, and RH10, respectively), but that inclusion of lower RH metrics (e.g. RH10) does not markedly improve model performance. Second, forced inclusion of RH98 in all models was important and did not degrade model performance, and that the best performing models were parsimonious, typically having only 1-3 predictors. Third, stratification by geographic domain (PFT, geographic region) improved model performance in comparison to global models without stratification. Fourth, for the vast majority of strata, the best performing models were fit using square root transformation of field AGBD and/or height metrics. There was considerable variability in model performance across geographic strata, and areas with sparse training data and/or high AGBD values had the poorest performance. These models are used to produce global predictions of AGBD, but will be improved in the future as more and better training data become available.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Aboveground Biomass Density Models for NASA’s Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) Lidar Mission

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Duncanson, Laura	University of Maryland USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kellner, James R.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Armston, John	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dubayah, Ralph	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Minor, David M.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hancock, Steven	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Healey, Sean P.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Patterson, Paul L.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Saarela, Svetlana	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Marselis, Suzanne	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Silva, Carlos E.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bruening, Jamis	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Goetz, Scott J.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Tang, Hao	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hofton, Michelle	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Blair, Bryan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Luthcke, Scott	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fatoyinbo, Lola	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Abernethy, Katharine	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Alonso, Alfonso	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Andersen, Hans-Erik	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Aplin, Paul	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Baker, Timothy R.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Barbier, Nicolas	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bastin, Jean Francois	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Biber, Peter	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Boeckx, Pascal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bogaert, Jan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Boschetti, Luigi	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Boucher, Peter Brehm	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Boyd, Doreen S.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Burslem, David F.R.P.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Calvo-Rodriguez, Sofia	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Chave, Jérôme	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Chazdon, Robin L.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Clark, David B.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Clark, Deborah A.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cohen, Warren B.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Coomes, David A.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Corona, Piermaria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cushman, K.C.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cutler, Mark E.J.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dalling, James William	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dalponte, Michele	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dash, Jonathan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
de-Miguel, Sergio	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Denga, Songqiu	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ellis, Peter Woods	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Erasmus, Barend	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fekety, Patrick A.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fernandez-Landa, Alfredo	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ferraz, Antonio	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fischer, Rico	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fisher, Adrian G.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
García-Abril, Antonio	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gobakken, Terje	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hacker, Jorg M.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Heurich, Marco	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hill, Ross A.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hopkinson, Chris	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Huang, Huabing	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hubbell, Stephen P.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hudak, Andrew T.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Huth, Andreas	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Imbach, Benedikt	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Jeffery, Kathryn J.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Katoh, Masato	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kearsley, Elizabeth	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kenfack, David	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kljun, Natascha	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Knapp, Nikolai	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
KralKljun, Kamil	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Krucek, Martin	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Labrière, Nicolas	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lewis, Simon L.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Longo, Marcos	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lucas, Richard M.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Main, Russell	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Manzanera, Jose A.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Vásquez Martínez, Rodolfo	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Mathieu, Renaud	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Memiaghe, Herve	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Meyer, Victoria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Monteagudo Mendoza, Abel	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Monerris, Alessandra	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Montesano, Paul	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Morsdorf, Felix	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Næsset, Erik	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Naidoo, Laven	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Nilus, Reuben	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
O'Brien, Michael	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Orwig, David A.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Papathanassiou, Konstantinos	DLR-HR	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Parker, Geoffrey	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Philipson, Christopher	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Phillips, Oliver L.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Pisek, Jan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Poulsen, John R.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Pretzsch, Hans	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Rüdiger, Christoph	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Saatchi, Sassan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Sanchez-Azofeifa, Arturo	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Sanchez-Lopez, Nuria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Scholes, Robert	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Silva, Carlos A.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Simard, Marc	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Skidmore, Andrew	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Stereńczak, Krzysztof	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Tanase, Mihai	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Torresan, Chiara	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Valbuena, Ruben	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Verbeeck, Hans	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Vrska, Tomas	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Wessels, Konrad	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
White, Joanne C.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
White, Lee J.T.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Zahabu, Eliakimu	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Zgraggen, Carlo	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

7 Januar 2022

Erschienen in:

Remote Sensing of Environment

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

DOI:

10.1016/j.rse.2021.112845

Verlag:

Elsevier

Name der Reihe:

Elsevier

ISSN:

0034-4257

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

LiDAR, GEDI, Waveform, Forest, Aboveground biomass, Modeling

HGF - Forschungsbereich:

Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr

HGF - Programm:

Raumfahrt

HGF - Programmthema:

Erdbeobachtung

DLR - Schwerpunkt:

Raumfahrt

DLR - Forschungsgebiet:

R EO - Erdbeobachtung

DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):

R - Sicherheitsrelevante Erdbeobachtung

Standort:

Oberpfaffenhofen

Institute & Einrichtungen:

Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme > Radarkonzepte

Hinterlegt von:

Radzuweit, Sibylle

Hinterlegt am:

17 Dez 2021 11:44

Letzte Änderung:

03 Mär 2024 13:10

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