Estimation of biomass of a mountainous tropical forest using Landsat TM data

Abstract

Estimation of biomass of a mountainous tropical forest using satellite data is an alternative approach to extensive field surveys. However, sampling of the biomass can be expensive, time-consuming, and difficult depending on the nature of field conditions. Instead of directly estimating the biomass from the satellite data when the sample size is small, it is intended to estimate the biomass of the mountainous tropical forest in Kinabalu Park, Sabah, Malaysia, using the well-established biophysical relationship between crown diameter and biomass. Landsat thematic mapper (TM) data are corrected for geometric distortion and are georeferenced to facilitate satellite data extraction. Path radiance for atmospheric correction is derived using the histogram method, and the Minnaert correction approach is employed to correct for topographic effects. Correlation and regression analyses are carried out with the six original bands and several derived satellite variables (several vegetation indices, tasseled cap transformation variables, and coefficients of pattern decomposition). When the sample size of the biomass is small, estimation using a biophysical relationship between the biomass and other structural variable such as crown diameter is more appropriate and reliable. Owing to biomass data availability, the biophysical relationship between biomass and crown diameter can only be established for closed forest. The closed forest is distinguished using percent crown cover, which is estimated from the wetness indicator. Under the closed forest condition, a significant inverse correlation between band 1 and crown diameter is found. Using the biophysical relationship, biomass is then estimated from crown diameter, which is estimated from band 1.

L'estimation de la biomasse d'une forêt tropicale montagneuse à l'aide de données satellitaires constitue une approche alternative à l'approche basée sur des campagnes intensives de relevés de terrain. Toutefois, l'échantillonnage de la biomasse peut être handicapé par des contraintes de coûts et de temps et en raison des difficultés imposées par les conditions de terrain. Au lieu d'estimer directement la biomasse à partir des données satellitaires lorsque l'échantillon est petit, l'étude consiste à estimer la biomasse de la forêt tropicale montagneuse située dans la région de Kinabalu Park, Sabah, en Malaysie, en se basant sur la relation biophysique bien établie entre le diamètre de la couronne et la biomasse. Les données Landsat TM sont corrigées pour les distorsions géométriques et géo-référencées pour faciliter l'extraction des données satellitaires. La radiance de parcours utilisée pour la correction atmosphérique est dérivée à l'aide de la méthode par histogramme. L'approche de correction Minnaert est utilisée pour corriger les effets topographiques. Des analyses de corrélation et de régression sont réalisées à partir des six bandes originales de même qu'à l'aide de plusieurs variables dérivées des données satellitaires (plusieurs indices de végétation, des variables obtenues par l'application de la transformation tasseled cap et des coefficients de décomposition de patrons). Lorsque la taille de l'échantillon de la biomasse est petite, l'estimation basée sur l'utilisation de la relation biophysique entre la biomasse et les autres variables structurales comme le diamètre de la couronne est plus appropriée et plus fiable. En raison de la disponibilité des données sur la biomasse, la relation biophysique entre la biomasse et le diamètre de la couronne ne peut être établie que pour les forêts fermées. La forêt fermée peut être distinguée en utilisant le pourcentage de couvert des houppiers, estimé à partir de l'indice d'humidité. En conditions de forêt fermée, une corrélation inverse significative entre la bande 1 et le diamètre de la couronne a été trouvée. À l'aide de la relation biophysique, la biomasse est alors estimée à partir du diamètre de la couronne, estimé à partir de la bande 1.[Traduit par la Rédaction]