LIDAR-based estimation of leaf area index on Holm oak [Quercus ilex L. subsp. ballota (Desf.) Samp.] trees

Abstract

Index (LAI) of Quercus ilex by calculating the laser-intercepted rate through the forest canopy using LiDAR data. LAI was measured in 40 trees with a hemispheric camera (NIKON Coolpix 4500) and coincided with the acquisition of LIDAR data. The LiDAR-derived LAILIDAR was then estimated by applying a value of the inverse of the coefficient of extinction of 1/K = 1.48. The in-field LAI values varied between 1.01 m2 m–2 and 1.61 m2 m–2. From a comparison of the LiDAR-derived to the field-derived LAI, the coefficients of the determination for the coefficient of extinction of 1.48 was R2 = 0.60 (RMSE = 0.16) for quadratic and R2 = 0.62 (RMSE = 0.21) for potential correlations. The change in accuracy was attributed to the density of leaves, the interference by stems, and the vertical number of branches in the forest stands. The LIDAR sensor technique gives a satisfactory result in the obtainment of leaf parameters in Holm oak trees, although its generalisation on field studies depends on its cost and suitability to be applied over large surfaces.

El objetivo de este trabajo fue calcular el índice de superficie foliar (LAI) de árboles de encina (Quercus ilex ) a partir de datos LIDAR. Se midieron en campo los valores individuales de LAI de 40 árboles con una cámara hemisférica (NIKON Coolpix 4500) de forma simultánea a la adquisición de los datos LIDAR. El LAI LIDAR se obtuvo apli- cando un valor inverso del coeficiente de extinción ( 1 / K ) de 1,48. Los valores de LAI en campo oscilaron entre 1,61 y 1,01 m 2 m –2 entre 1.01. Los coeficientes de determinación entre los valores de LAI en campo y el LAI LIDAR fueron de R 2 = 0,60 (RMSE = 0,16) y R 2 = 0,62 (RMSE = 0,21) para ecuaciones de tipo cuadrático y potencial respectivamente. Las variaciones entre el LAI de campo y el LAI LIDAR pueden atribuirse a la distribución de las hojas en la copa, la interferencia de elementos leñosos como ramas y ramillas, y la distribución vertical de los elementos de la copa. Las técnicas LIDAR han mostrado un resultado satisfactorio en el cálculo de LAI en encina, aunque su generalización de- pende de su coste y de la facilidad para ser aplicados sobre superficies grandes.