Change detection of thinned Norway spruce stands using optical SPOT-4 satellite data

Abstract

The possibility to detect thinning of Norway spruce (Picea abies) stands using multitemporal SPOT-4 satellite data was investigated. The test site is located in southern Sweden (58°30'N, 13°40'E). A field inventory was carried out for 20 stands subjected to mechanical tree thinning and 17 unthinned stands. The reduction in forest stem volume was on average 20%. SPOT satellite data from the years 2000 and 2002 (before and after the thinning) were radiometrically normalized and a difference image was computed. Pixel values from the difference image showed that the reflectances were significantly lower in the near-infrared band for the thinned stands compared with the unthinned stands. In addition, an increase in the mid-infrared band was observed for the thinned stands. However, no significant change could be detected in the green or red bands. Discriminant analysis using a combination of bands in the difference image and the image acquired prior to thinning showed that approximately 83%–95% (using between 2 and 6 bands) of the stands could be spectrally separated. For practical applications, detection of thinnings could be useful for improving the efficiency of timber harvest accounting.

La possibilité de détecter les éclaircies dans les peuplements d’épinette de Norvège (Picea abies) à l’aide des données multitemporelles de SPOT-4 a été examinée. Le site d’étude est situé dans le sud de la Suède (58°30'N, 13°40'E). Un inventaire sur le terrain a été réalisé pour 20 peuplements soumis à des éclaircies mécanisées et 17 peuplements sans éclaircies. La réduction du volume des tiges d’arbres était en moyenne de 20 %. Les données satellitaires de SPOT de 2000 et de 2002 (avant et après éclaircies) furent normalisées radiométriquement et une image des différences a été calculée. Les valeurs des pixels des images des différences montraient que les réflectances étaient significativement plus basses dans la bande du proche infrarouge pour les peuplements éclaircis comparativement aux peuplements non éclaircis. De plus, on a pu observer une augmentation dans la bande de l’infrarouge moyen pour les peuplements éclaircis. Toutefois, aucun changement significatif n’a pu être détecté dans les bandes du vert ou du rouge. Une analyse discriminante utilisant une combinaison des bandes de l’image des différences et de l’image acquise avant éclaircie a montré qu’approximativement 83 % à 95 % (utilisant entre deux et six bandes) des peuplements pouvaient être séparés spectralement. Pour les applications pratiques, la détection des éclaircies pourrait être utile pour améliorer l’efficacité de la comptabilité des récoltes forestières.[Traduit par la Rédaction]