Fusing diameter distributions predicted by an area-based approach and individual-tree detection in coniferous-dominated forests

An area-based approach (ABA) is the most common method used to predict forest attributes with airborne laser scanning (ALS) data. Individual-tree detection (ITD) offers an alternative to ABA; however, few studies have examined the selection of these two alternatives for the prediction of diameter distributions. We predicted diameter distributions by applying ABA and ITD in coniferous-dominated boreal forests using ALS data and examined their predictive performance based on the shapes of the diameter distributions (Gaussian, bimodal, and reverse-J). We proposed an ABA-ITD fusion for diameter distribution prediction. Firstly, the fusion was optimized and its potential was evaluated using an error index. Secondly, we offer two alternatives to incorporate the fusion into ALS-based forest inventories. Our results indicate that ITD is more prone to errors than ABA and that the predictive performance of ITD is more sensitive than ABA to the shape of the diameter distribution. The results show that ITD outperforms ABA with Gaussian diameter distributions. In contrast, ABA was seen as preferable to ITD with bimodal- or reverse-J-shaped diameter distributions. The findings indicate that ABA-ITD fusion has potential for predicting diameter distributions, although the predictive capability of ITD is limited compared with that of ABA. Key words: area-based approach, individual-tree detection, multispectral ALS, nearest neighbor imputation, tree size distribution. L'approche par zones (APZ) est la methode la plus courante pour predire les attributs de la foret a l'aide de donnees de balayage laser aeroporte (BLA). La detection individuelle d'arbre (DIA) offre une alternative a l'APZ. Cependant, peu d'etudes ont compare ces deux approches pour la prediction de la distribution des diametres. Nous avons predit la distribution des diametres en appliquant les techniques d'APZ et de DIA dans des forets boreales dominees par les coniferes a l'aide de donnees de BLA, et avons examine leur performance predictive en fonction de la forme des distributions de diametre (gaussienne, bimodale et en J inverse). Nous avons propose une fusion des techniques d'APZ et de DIA pour la prediction de la distribution des diametres. Premierement, la fusion a ete optimisee et son potentiel a ete evalue a l'aide d'un indice d'erreur. Deuxiemement, nous proposons deux methodes pour incorporer la fusion dans les inventaires forestiers bases sur le BLA. Nos resultats indiquent que la DIA est plus sujette aux erreurs que l'APZ et que ses performances predictives sont plus sensibles que celles de l'APZ a la forme de la distribution de diametre. Les resultats montrent que la DIA surpasse l'APZ avec les distributions de diametre gaussiennes. En revanche, l'APZ a ete consideree comme preferable a la DIA avec des distributions de diametre de forme bimodale ou en J inverse. Les resultats indiquent que, bien que la capacite predictive de la DIA soit limitee par rapport a celle de l'APZ, la fusion APZ-DIA a un potentiel de prediction des distributions de diametre. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : approche par zones, detection individuelle d'arbre, balayage laser aeroporte multispectral, imputation par la methode du plus proche voisin, distribution de diametre.
1. Introduction Forest inventory practices that rely on airborne laser scanning (ALS) data are divided into two main categories: area-based approaches (ABA; Noesset 1997) and individual-tree detection (ITD; Hyyppa and [...]