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Vegetation Indices for Mapping Canopy Foliar Nitrogen in a Mixed Temperate Forest

Wang, Zhihui und Wang, Tiejun und Darvishzadeh, Roshanak und Skidmore, Andrew und Jones, Simon und Suarez, Lola und Woodgate, William und Heiden, Uta und Heurich, Marco und Hearne, John (2016) Vegetation Indices for Mapping Canopy Foliar Nitrogen in a Mixed Temperate Forest. Remote Sensing, 8 (6), Seiten 1-20. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs8060491. ISSN 2072-4292.

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Offizielle URL: http://www.mdpi.com/2072-4292/8/6/491

Kurzfassung

Hyperspectral remote sensing serves as an effective tool for estimating foliar nitrogen using a variety of techniques. Vegetation indices (VIs) are a simple means of retrieving foliar nitrogen. Despite their popularity, few studies have been conducted to examine the utility of VIs for mapping canopy foliar nitrogen in a mixed forest context. In this study, we assessed the performance of 32 vegetation indices derived from HySpex airborne hyperspectral images for estimating canopy mass-based foliar nitrogen concentration (%N) in the Bavarian Forest National Park. The partial least squares regression (PLSR) was performed for comparison. These vegetation indices were classified into three categories that are mostly correlated to nitrogen, chlorophyll, and structural properties such as leaf area index (LAI). %N was destructively measured in 26 broadleaf, needle leaf, and mixed stand plots to represent the different species and canopy structure. The canopy foliar %N is defined as the plot-level mean foliar %N of all species weighted by species canopy foliar mass fraction. Our results showed that the variance of canopy foliar %N is mainly explained by functional type and species composition. The normalized difference nitrogen index (NDNI) produced the most accurate estimation of %N (R2CV = 0.79, RMSECV = 0.26). A comparable estimation of %N was obtained by the chlorophyll index Boochs2 (R2CV = 0.76, RMSECV = 0.27). In addition, the mean NIR reflectance (800–850 nm), representing canopy structural properties, also achieved a good accuracy in %N estimation (R2CV = 0.73, RMSECV = 0.30). The PLSR model provided a less accurate estimation of %N (R2CV = 0.69, RMSECV = 0.32). We argue that the good performance of all three categories of vegetation indices in %N estimation can be attributed to the synergy among plant traits (i.e., canopy structure, leaf chemical and optical properties) while these traits may converge across plant species for evolutionary reasons. Our findings demonstrated the feasibility of using hyperspectral vegetation indices to estimate %N in a mixed temperate forest which may relate to the effect of the physical basis of nitrogen absorption features on canopy reflectance, or the biological links between nitrogen, chlorophyll, and canopy structure.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/110401/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Vegetation Indices for Mapping Canopy Foliar Nitrogen in a Mixed Temperate Forest
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wang, Zhihuiz.wang-1 (at) utwente.nlhttps://orcid.org/0000-0003-1064-7820NICHT SPEZIFIZIERT
Wang, Tiejunt.wang (at) utwente.nlNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Darvishzadeh, Roshanakr.darvish (at) utwente.nlNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Skidmore, Andrewa.k.skidmore (at) utwente.nlNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jones, Simonrmit university, australiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Suarez, Lolarmit university, australiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Woodgate, Williamrmit university, australiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heiden, Utauta.heiden (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3865-1912NICHT SPEZIFIZIERT
Heurich, Marcobavarian forest national park, department of researchNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hearne, Johnrmit university, australiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2016
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:8
DOI:10.3390/rs8060491
Seitenbereich:Seiten 1-20
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:canopy foliar nitrogen; vegetation indices; hyperspectral data; mixed forest; plant traits
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
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DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Fernerkundung der Landoberfläche (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Landoberfläche
Hinterlegt von: Heiden, Dr.rer.nat. Uta
Hinterlegt am:11 Jan 2017 10:38
Letzte Änderung:28 Mär 2023 23:47

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