Accuracy of a high-resolution lidar terrain model under a conifer forest canopy

Abstract

Airborne laser scanning systems (commonly referred to as light detection and ranging or lidar systems) can provide terrain elevation data for open areas with a vertical accuracy of 15 cm. Accuracy in heavily forested areas has not been thoroughly tested. In this study, a high-resolution digital terrain model (DTM) was produced from high-density lidar data. Vegetation in the 500-ha mountainous study area varied from bare ground to dense 70-year-old conifer forest. Conventional ground survey methods were used to collect coordinates and near-ground vegetation heights at 347 ground checkpoints distributed under a range of canopy covers. These points were used to check the DTM accuracy. The mean DTM error was 0.22 ± 0.24 m (mean ± SD). DTM elevation errors for four tree canopy cover classes were: clearcut 0.16 ± 0.23 m, heavily thinned 0.18 ± 0.14 m, lightly thinned 0.18 ± 0.18 m, and uncut 0.31 ± 0.29 m. These DTM errors show a slight increase with canopy density but the differences are strikingly small. In general, the lidar DTM was found to be extremely accurate and potentially very useful in forestry.

Les systèmes laser à balayage aéroportés (communément appelés systèmes de détection et de télémétrie par la lumière ou systèmes lidar) peuvent fournir des données d'élévation de terrain pour les zones ouvertes avec une précision verticale de 15 cm. Leur précision dans les zones forestières denses n'a jusqu'à maintenant pas été testée en profondeur. Dans cette étude, un modèle numérique de terrain (MNT) à haute résolution a été produit à partir de données lidar haute densité. La végétation dans la zone d'étude de 500 ha située en zone montagneuse variait du sol nu à une forêt de conifères de 70 ans d'âge. Des méthodes conventionnelles de levés de terrain ont été utilisées pour collecter les coordonnées et les hauteurs de la végétation près du sol pour 347 points de contrôle au sol répartis selon une variété de couvert végétal. Ces points ont été utilisés pour vérifier la précision du MNT. L'erreur moyenne du MNT était de 0,22 ± 0,24 m (moyenne ± ET). Les erreurs d'élévation du MNT pour quatre classes de couvert forestier étaient de : coupe à blanc 0,16 ± 0,23 m, fortement élaguée 0,18 ± 0,14 m, légèrement élaguée 0,18 ± 0,18 m et non coupée 0,31 ± 0,29 m. Ces erreurs du MNT indiquent un léger accroissement en fonction de la densité du couvert mais ces différences sont étonnamment faibles. En général, le MNT lidar s'est avéré très précis et le modèle présente un potentiel utile pour la foresterie.[Traduit par la Rédaction]