Journal of Arboriculture 31(1): January 2005 27 Marascuilo, L.A., and J.R. Levin. 1983. Multivariate Statistics in the Social Sciences. Brooks/Cole, Monterey, CA. Nel, E.M., and C.A. Wessman. 1993. Canopy transmittance models for estimating forest leaf area index. Can. J. For. Resourc. 23:2579–2586. Peper, P.J., and E.G. McPherson. 2003. Evaluation of four methods for estimating leaf area of isolated trees. Urban For. Urban Green. 2:19–29. Pierce, L.L., and S.W. Running. 1988. Rapid estimation of coniferous forest leaf area index using a portable integrating radiometer. Ecology 69:1762–1767. Rouse, J.W., R.H. Haas, J.A. Schell, and D.W. Deering. 1974. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS, pp 3010–3017. In Proceedings, Third Earth Resources Technology Satellite-1 Symposium, Greenbelt. NASA SP-351. 1* Department of Geography, Geology, and Anthropology Indiana State University Terre Haute, IN 47809, U.S.
[email protected] Department of Geography Brigham Young University Provo, UT 84602, U.S. 2 *Corresponding author. Résumé. Une estimation précise de la masse foliaire en milieu urbain est importante afin de comprendre le rôle de la forêt urbaine par rapport à l’atténuation de la chaleur, l’absorption des polluants et le captage du carbone. Les données provenant de satellites en orbite constituent une source alternative pour estimer de manière peu dispendieuse et non destructive cette variable biophysique urbaine importante. Des mesures d’index de la surface foliaire de 143 sites urbains de Terre Haute en Indiana ont été modélisées sous la forme d’une fonction du flux de réflexion de la radiation, et ce tel que détecté par l’ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer). Des modèles de régression multiple d’index de la surface foliaire ont été comparés à des valeurs estimées qui ont été produites à partir de systèmes artificiels. L’estimation la plus précise a été produite à partir du système artificiel utilisant la bande verte de l’ASTER ainsi qu’à partir du ratio des bandes de rouge et du proche infrarouge de l’ASTER. Dans ce cas, la simple corrélation entre les valeurs observées et les valeurs prédites d’index de surface foliaire était modérément élevée (R = 0,71). L’erreur standard d’estimation d’index de surface foliaire était de 1,35. Dans tous les cas, le degré de précision des modèles de prédiction à partir du système artificiel excédait celui des modèles de régression multiple. L’examen des paramètres dans les modèles ayant obtenu du succès a indiqué que l’estimation de l’index de surface foliaire en milieu urbain de Terre Haute était physiquement prédictible par rapport aux proportions relatives de chlorophylle foliaire, de mésophylle foliaire spongieuse et de matières indurées (ex.: béton, asphalte, sol) qui constituaient les divers éléments des images satellite. Zusammenfassung. Eine akkurate Schätzung der urbanen Blattfläche ist notwendig, um die Rolle der urbanen Forstwirtschaft bei der Mitigation von Hitzeinseln, der Entfernung von Umweltverschmutzung und der Kohlenstoffausfällung zu verstehen. Per Satelliten aufgenommene Daten liefern eine alternative Methode, um preiswert und ohne jegliche Zerstörung diese wichtige biophysikalische Variable zu bewerten. An 143 urbanen Standorten in Terre Haute, Indiana wurden Ceptometer-Messungen des Blattflächen-Index (LAI) als eine Funktion der reflektierten Strahlung, aufgenommen durch ASTER, modeliert. Die vielfältigen Regressionsmodelle des LAI wurden mit Schätzungen des feed- forward back-propagation artificial neural networks verglichen. Die beste Schätzung wurde von dem Neutralen Netzwerk produziert bei der Verwendung des grünen ASTER-Bandes und dem Durchschnitt des roten und nahe infrarotem ASTER-Band. In diesem Fall war die einfache Korrelation zwischen beobachtetem und vorhergesagtem LAI-Wert ziemlich hoch (R = 0,71). Der Standartfehler bei den LAI- Schätzungen betrug 1,35. In jedem Fall überstieg die Akkurese der Vorhersagen der neutralen Netzwerk-Modelle die der multiplen Regressionsmodelle. Die Untersuchungen der Parameter in den erfolgreichen Modellen zeigte, dass die Schätzungen der urbanen LAI in Terre Haute physikalisch an den Proportionen des Blattchlorophylls, des Blattmesophylls und der anderen Substanzen (z.B. Beton, Asphalt, Boden) die individuellen Bildelemente des Satellitenbildes darstellen. Resumen. La estimación precisa del área foliar urbana es importante para el entendimiento del papel del bosque urbano en la mitigación de la isla de calor, remoción de la contaminación y captura de carbono. Los datos de satélite sensados remotamente proporcionan un método alternativo para estimar de una forma no costosa y no destructiva esta importante variable biofísica urbana. Se modelaron las mediciones de índice de área foliar (LAI) con Ceptómetro en 143 sitios urbanos en Terre Haute, Indiana, como una función de la radiación reflejada sensada por el satélite radiómetro de emisión y reflexión termal (ASTER). Se compararon modelos de regresión múltiple de LAI con las estimaciones con redes neuronales producidas por las imágenes de satélite. La estimación más precisa fue producida utilizando la banda verde y la relación de rojo e infrarrojo cercano del ASTER. En este caso, la correlación simple entre los valores observados y los predichos de LAI fueron moderadamente altos (R = 0.71). El error estándar de LAI estimado fue 1.35. En cada caso, la precisión predictiva de los modelos de redes neuronales excedieron los modelos de regresión múltiple. El examen de los parámetros en los modelos exitosos indican que la estimación de LAI en Terre Haute es físicamente predictiva en las proporciones relativas de clorofila foliar, mesófilo esponjoso de la hoja y material inorgánico (concreto, asfalto, suelo), constituyendo los elementos pictóricos individuales de las imágenes de satélite. ©2005 International Society of Arboriculture
January 2005
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