ABO

An assessment of forest canopy structure by LiDAR: Derivation and stability of canopy structure parameters across forest management types

Quelle: Forstarchiv 83; 6, 195-209 (2012)
Autor(en): NIESCHULZE J, ZIMMERMANN R, BÖRNER A, SCHULZE E

Abstract: Forest canopies are characterized by the composition, organization, and location of aboveground biomass and of open spaces among these components, thus providing a wide range of habitats for other organisms. Canopies are also the interface between biomass and atmosphere, and thus affect the distribution of light, atmospheric turbulence, temperature, and humidity. We used a small footprint scanner with high pulse density for the assessment of the three-dimensional structure of forest canopies and propose a set of simple and interpretable parameters to quantify outer and inner canopy characteristics. This study is based on 1 ha sample plots in Fagus sylvatica L. and Picea abies (L.) Karst. age class and selectively cut forest and on un-managed old growth stands. The spatial resolution of the canopy height model has a large impact on the stability of the parameters. It should be less than 1 m. Laser pulse densities have less impact on parameter stabilities, but do affect the quantification of local conditions when they are less than 5 m-2. The proposed parameters for quantifying canopy structure are (max, min): surface area index (1.2 to 4.1 m2 m-2), canopy surface height (average 4.6 to 25.5 m; maximum 16.7 to 35.8 m), area fraction of north and west facing slopes (north: 0.8 to 20.4%, west: 2.8 to 22.3%), canopy gaps as fraction of surface area (7.5 to 16.1%), crown islands as fraction of surface area (42.9 to 95.9% of surface area), trunk-space height (2.9 to 19.5 m), euphotic zone depth (1.7 to 8.8 m), canopy entropy (2.1 to 3.4 dimensionless) and contrast (3.7 to 225 m2). Only some of these parameters are correlated but the degree of correlation depends on the conditions. The parameters have ecological significance in quantifying the topography of the canopy. There was no consistent pattern of canopy structural parameters related to forest management.


Die Bewertung der Kronenraumstruktur durch Laserscanning: Herleitung und Stabilität von Kronenraumstrukturparametern für mehrere Bewirtschaftungstypen

Kurzfassung: Das Kronendach von Wäldern ist durch die Zusammenstellung, Organisation und Lage der oberirdischen Biomasse und des leeren Raumes zwischen diesen Komponenten charakterisiert und liefert eine große Vielfalt an Habitaten für andere Organismen. Das Kronendach stellt auch die Schnittflächen zwischen der Biomasse und der Atmosphäre dar und beeinflusst so die Verteilung von Licht, atmosphärischer Turbulenz, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Wir haben den Einsatz eines hochauflösenden Laserscanners mit hoher Pulsdichte für die Bewertung der dreidimensionalen Struktur des Kronendaches untersucht und stellen eine Anzahl von einfachen und interpretierbaren Parametern für die Quantifizierung von Charakteristiken der äußeren und inneren Kronenraumstruktur vor. Diese Studie basiert auf der Analyse von 1-ha-Plots in der Buche (Fagus sylvatica L.) und Fichte (Picea abies (L.) Karst.) in Altersklassenwäldern, einem Plenterwald und ungenutztem primärwaldähnlichem Bestand. Die räumliche Auflösung des Kronendachmodells hat einen großen Einfluss auf die Stabilität der untersuchten Parameter und sollte weniger als 1 m betragen. Die Pulsedichte des Laserscannings hat einen geringeren Einfluss auf die Parameterstabilität, beeinflusst aber die Quantifizierung lokaler Strukturen bei Dichten von weniger als 5 je m2. Die propagierten Parameter für die Quantifizierung der Kronendachstruktur sind (max, min): Oberflächenindex (1,2 bis 4,1 m2 m-2), Höhe der Außenfläche (Durchschnitt 4,6 bis 25,5 m; Maximum 16,7 bis 35,8 m), Flächenanteil nördlich und westlich ausgerichteter Kronendachabhänge (Nord: 0,8 bis 20,4 % der Oberfläche, West: 2,8 bis 22,3 % der Oberfläche), Kronendachlücken als prozentualer Anteil der Oberfläche (7,5 bis 16,1 %), Kronendachinseln als prozentualer Anteil an der Oberfläche (42,9 bis 95,9 %), Baumstammhöhe (2,9 bis 19,5 m), Tiefe der euphotischen Zone (1,7 bis 8,8 m), Entropie (2,1 bis 3,4 dimensionslos) und Kontrast (3,7 bis 225 m2). Nur einige der Parameter korrelieren und dies in Abhängigkeit der lokalen Begebenheiten. Die Parameter haben eine ökologische Bedeutung in der Quantifizierung der Kronendachtopografie. Es konnte kein Zusammenhang zwischen der Anordnung und Ausrichtung der Parameter und der Bewirtschaftung der Bestände nachgewiesen werden.

© DLV München

 

Auch interessant

von