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Biomass Estimation and Uncertainty Quantification from Tree Height

Song, Qian und Albrecht, Conrad M und Xiong, Zhitong und Zhu, Xiao Xiang (2023) Biomass Estimation and Uncertainty Quantification from Tree Height. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 16, Seiten 4833-4845. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/JSTARS.2023.3271186. ISSN 1939-1404.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10141562

Kurzfassung

We propose a tree-level biomass estimation model approximating allometric equations by LiDAR data. Since tree crown diameters estimation is challenging from spaceborne LiDAR measurements, we develop a model to correlate tree height with biomass on the individual tree level employing a Gaussian process regressor. In order to validate the proposed model, a set of 8,342 samples on tree height, trunk diameter, and biomass has been assembled. It covers seven biomes globally present. We reference our model to four other models based on both, the Jucker data and our own dataset. Although our approach deviates from standard biomass-height-diameter models, we demonstrate the Gaussian process regression model as a viable alternative. In addition, we decompose the uncertainty of tree biomass estimates into the model- and fitting-based contributions. We verify the Gaussian process regressor has the capacity to reduce the fitting uncertainty down to below 5%. Exploiting airborne LiDAR measurements and a field inventory survey on the ground, a stand-level (or plot-level) study confirms a low relative error of below 1% for our model.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195067/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:article available as preprint on arXiv: http://arxiv.org/abs/2305.09555
Titel:Biomass Estimation and Uncertainty Quantification from Tree Height
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Song, QianQian.Song (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albrecht, Conrad MConrad.Albrecht (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-2422-7289NICHT SPEZIFIZIERT
Xiong, Zhitongzhitong.xiong (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, Xiao Xiangxiaoxiang.zhu (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:31 Mai 2023
Erschienen in:IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:16
DOI:10.1109/JSTARS.2023.3271186
Seitenbereich:Seiten 4833-4845
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1939-1404
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Above-ground biomass estimation, model uncertainty, allometric equation, tree height, Gaussian process regression.
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HGF - Programm:Raumfahrt
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Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > EO Data Science
Hinterlegt von: Albrecht, Conrad M
Hinterlegt am:23 Mai 2023 13:06
Letzte Änderung:11 Sep 2023 17:33

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