Effect of scanning angle on vegetation metrics derived from a nationwide Airborne Laser Scanning acquisition

Abstract

The influence of scanning angle on vegetation metrics derived from a large area Airborne Laser Scanning (ALS) data acquisition was evaluated in this study. The ALS data were derived from the ongoing acquisition for the new Swedish Nationwide Elevation Model. To make a comparison of scanning angles, a random selection of 2310 sample plots (0.01 ha in size) was taken from two large forested areas in the north and south of Sweden. Only plots that had ALS data from two different acquisitions on the same day were used: the first scanned at nadir (0° scanning angle) and the second with an absolute scanning angle ranging from 0° to a nominal 20°. For each plot, 32 plot-level vegetation metrics were calculated from the ALS data for each pair of scanning angles. The ALS metrics for each pair were then compared using a nonparametric Wilcoxon signed-rank test. The results indicated that most metrics commonly used in area-based prediction of forest variables were relatively unaffected by high scanning angles, up to 20°. However, the vegetation ratio and the understory ratio from scanning angles greater than 10° were significantly different from those derived from a 0° scanning angle.

On évalue dans cette étude l'influence de l'angle de balayage sur les mesures de la végétation dérivées des données SLA (scanneur laser aéroporté) acquises sur une grande échelle. Les données SLA ont été acquises dans le contexte de la campagne d'acquisition en cours pour le nouveau modèle SNEM («Swedish Nationwide Elevation Model»). Pour comparer les angles de balayage, une sélection aléatoire de 2310 placettes-échantillons (d'une dimension de 0,01 ha) a été effectuée à partir de deux grandes zones forestières situées dans le nord et le sud de la Suède. Seules les parcelles qui comportaient des données SLA de deux acquisitions réalisées la même journée ont été utilisées: la première acquisition, avec balayage au nadir (angle de balayage de 0 degré) et la seconde, avec un angle de balayage absolu variant de 0 à 20 degrés. Pour chaque parcelle, 32 mesures de la végétation au niveau des parcelles ont été calculées à partir des données SLA pour chaque paire d'angle de balayage. Les mesures SLA pour chaque paire ont ensuite été comparées à l'aide d'un test non paramétrique de Wilcoxon pour observations appariées. Les résultats montraient que la plupart des mesures couramment utilisées dans la prédiction des variables forestières basée sur la surface étaient relativement peu affectées par les angles de balayage élevés, jusqu’à 20 degrés. Cependant, l'indice de végétation et l'indice du sous-étage mesurés à partir d'angles de balayage plus grands que 10 degrés étaient significativement différents de ceux dérivés à partir d'un angle de balayage de 0 degré.

[Traduit par la Rédaction]

Acknowledgements

The author wish to thanks Lantmäteriet for providing the ALS dataset used in the case study. Håkan Olsson and Heather Reese (both of Swedish University of Agricultural Sciences) are thanked for their invaluable help with comments and suggestions that improved this manuscript. Aspects of this research was undertaken as part of the “Using remotely sensed LiDAR data to construct and asses forest attribute maps and related spatial products” project funded by the “Fondazione Cassa di Risparmio di Trento e Rovereto”.