Field calibration of merchantable and sawlog volumes in forest inventories based on airborne laser scanning

In many countries, airborne laser scanning (ALS) inventories are implemented to produce predictions for stand-level forest attributes. Nevertheless, mature stands are usually field-visited prior to clear-cutting, so some measurements can be conducted on these stands to calibrate the ALS-based predictions. In this paper, we developed a seemingly unrelated multivariate mixed-effects model system that includes component models for basal area, merchantable volume, and sawlog volume for 225 [m.sup.2] cells. We used ALS data and accurately positioned cut-to-length harvester observations from clear-cut stands dominated by Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.). Our aim was to study the effect of 1-10 local angle-gauge basal area measurements on the accuracy of predicted merchantable and sawlog volumes. A seemingly unrelated mixed-effect model system was fitted to estimate cross-model correlations in residuals and random effects, which were then utilized to predict all the random effects of the system for calibrated stand-level predictions. The 10 angle-gauge plots decreased the relative root mean square error (RMSE%) of the basal area and merchantable volume predictions from 16.8% to 10.5% and from 15.8% to 11.9%, respectively. Cross-model correlations of the stand effects of sawlog volume with the other responses were low; therefore, the initial RMSE% of ~22% was decreased only marginally by the calibration. Key words: LiDAR, area-based approach, quality, estimated best linear unbiased predictor, harvester data. Dans de nombreux pays, des inventaires par balayage laser aeroporte (BLA) sont mis en reuvre afin de produire des previsions pour les attributs forestiers a l'echelle des peuplements. Neanmoins, les peuplements matures sont generalement visites sur le terrain avant d'etre coupes a blanc, ainsi certaines mesures peuvent etre effectuees sur ces peuplements pour calibrer les previsions basees sur le BLA. Dans cet article, nous avons developpe un systeme de modeles a effets mixtes multivaries sans correlation apparente qui inclut des composantes pour la surface terriere, le volume marchand et le volume en bois de sciage, pour des cellules de 225 [m.sup.2]. Nous avons utilise les donnees de BLA et positionne avec precision les observations des abatteuses-tronconneuses dans des peuplements coupes a blanc domines par l'epicea commun (Picea abies (L.) Karst.). Notre objectif consistait a etudier l'effet de 1 a 10 mesures locales de la surface terriere avec une jauge d'angle sur la precision des volumes marchand et de bois d'reuvre prevus. Un systeme de modeles a effets mixtes sans correlation apparente a ete ajuste pour estimer les correlations croisees des modeles dans les residus et les effets aleatoires, qui ont ensuite ete utilises pour predire tous les effets aleatoires du systeme pour les previsions calibrees a l'echelle des peuplements. L'utilisation des donnees des 10 placettes a la jauge d'angle ont diminue l'erreur quadratique moyenne relative (EQM %) des previsions de la surface terriere et du volume marchand de respectivement 16,8 a 10,5% et de 15,8 a 11,9%. Les correlations croisees entre les modeles d'effets du peuplement pour le volume de bois de sciage et pour les autres reponses etaient faibles : l'EQM % initial d'environ 22% n'a par consequent ete diminue que marginalement par l'etalonnage. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : balayage laser aeroporte, approche par surface, qualite, meilleur predicteur lineaire sans biais estime, donnees de l'abatteuse-tronconneuse.
Introduction Many remote sensing technologies have proven to be useful in forest inventories around the world. In Norway, for example, almost all forest management inventories are based on airborne laser [...]