Forest Variable Estimations Using TanDEM-X Data in Hyrcanian Forests

Abstract

The objective of this study was to estimate forest variables using TanDEM-X interferometric synthetic aperture radar (InSAR) data acquired over the Shastkalate forest of Gorgan in northern Iran. Inventory variables, including diameter at breast height, tree height (Lorey’s mean tree height), basal area and volume, were collected from 112 circular sample plots with a size of 0.1 ha. Interferometric phase height and coherence were computed from TanDEM-X data. Stepwise multiple linear regression was used to develop models describing the relationship between field-derived forest variables and the InSAR based statistical metrics. The validation was carried out using the leave-one-out cross-validation method. The estimation accuracy results in terms of relative RMSE for Lorey’s mean tree height, basal area and volume were 11.0, 34.1, and 37.8%, respectively, whereas the corresponding figures for R²_adj were 32.0, 10.0, and 16.0%, respectively. The results were good enough for estimating forest variables and it was concluded that TanDEM-X could be used in Hyrcanian hardwood forests.

RÉSUMÉ

L’objectif de cette étude était d’estimer les variables forestières à l’aide de données radar à synthèse d’ouverture interférométrique TanDEM-X (InSAR) acquises dans la forêt Shastkalate de Gorgan, dans le nord de l’Iran. Les variables d’inventaire, y compris le diamètre à hauteur de poitrine, la hauteur des arbres (hauteur moyenne des arbres de Lorey), la surface terrière et le volume, ont été prélevées à partir de 112 parcelles échantillons circulaires d’une taille de 0,1 ha. La hauteur et la cohérence de la phase interférométrique ont été calculées à partir des données TanDEM-X. Une régression linéaire multiple par étapes a été utilisée pour développer des modèles décrivant la relation entre les variables forestières in-situ et les mesures statistiques basées sur InSAR. La validation a été effectuée à l’aide de la méthode de validation croisée avec un seul retrait. La précision des estimations en termes de RMSE relatif pour la hauteur moyenne des arbres, la surface terrière et le volume de Lorey est respectivement de 11,0, 34,1 et 37,8%, tandis que les chiffres correspondants pour le R²_adj sont respectivement de 32,0, 10,0 et 16,0%. Les résultats sont suffisamment précis pour estimer les variables forestières et l’approche TanDEM-X InSAR pourrait être utilisée dans les forêts de feuillus hyrcaniennes.

Acknowledgment

DLR is acknowledged for providing the TanDEM-X data.