SciMingo helpt onderzoekers het juiste evenwicht te vinden tussen complexiteit en begrijpelijkheid in wetenschapscommunicatie. Zo leren we je hoe je mensen aanspreekt zonder afbreuk te doen aan je onderzoek. Als volleerde flamingo's, meesters in evenwicht 🦩
Monotemporal assessment of amount of Acacia's (individuals, tree groups) and estimation of crown diameter classes of Acacia raddiana in Bou-Hedma National Park, Tunisia
Kevin
Delaplace
Boominventarisatie vanuit de ruimte
Nieuwe satellietsystemen leveren beelden met zeer hoge resolutie, waarvan afgeleide producten beschikbaar zijn via o.a. GoogleEarth. Op deze beelden zijn individuele objecten, zoals bomen en huizen, heel goed zichtbaar. Naast gebruik in deze openbare atlas, hebben deze satellietsystemen ook andere toepassingen. In de scriptie werd een boominventarisatie uitgevoerd van de steppe in Bou-Hedma Nationaal Park (Tunesië) aan de hand van een GeoEye satellietbeeld. Deze informatie is belangrijk om de dynamiek van dit ecosysteem op te volgen in de toekomst, o.a. in het kader van het Kyoto-Protocol.
Bou-Hedma Nationaal park is centraal gelegen in Tunesië. De temperaturen kunnen er hoog oplopen en er valt gemiddeld slechts 180 liter per m² per jaar, terwijl neerslag in België gemiddeld 800 liter per m² per jaar bedraagt. Een belangrijke component van dit ecosysteem zijn de Acacia raddiana bomen, die aangepast zijn aan deze extreme omstandigheden. Zo hebben ze een heel uitgebreid wortelsysteem om water uit diepere lagen op te nemen. Bovendien reageren ze op lange droogte door een gedeelte van hun bladeren af te werpen, waardoor ze minder water verliezen. In het verleden werden de bomen echter gekapt en gebruikt als brandhout, waardoor de beschermende functie van de vegetatie op de bodem verdween. Omdat het gebied getroffen werd door bodemerosie werd Bou-Hedma Nationaal Park opgericht, dat later opgenomen werd in de Reserves van de Biosfeer van UNESCO. Simultaan werd er aan herbebossing gedaan, met een langzaam herstel van het ecosysteem als gevolg. In het kader van het Kyoto-Protocol willen de Vlaamse Overheid en de Direction Générale des Forêts (Tunesië) in de nabije toekomst 50 000 ha aanplanten met Acacia raddiana. Er is echter heel weinig geweten over de evolutie van het ecosysteem. Zo wordt er verwacht dat deze grootschalige aanplantingen met deze Acacia’s een belangrijke invloed zullen hebben op het (lokale) klimaat, met mogelijks meer neerslag voor de lokale boeren als gevolg.
Projecten in het kader van het Kyoto-Protocol vragen om een wetenschappelijke opvolging. Aangezien er geen gedetailleerde gegevens beschikbaar zijn, was het doel van de scriptie om een boominventarisatie uit te voeren aan de hand van een satellietbeeld. Belangrijke parameters bij inventarisatie van bomen zijn o.a. stamdiameter, boomhoogte en kroondiameter. Het opmeten van deze parameters is een tijdrovende zaak en daarom zoeken wetenschappers naar nieuwe technieken om dit te vergemakkelijken. Vroeger gebruikte men hiervoor luchtfoto’s die genomen werden uit vliegtuigen. Nu zijn er ook satellieten die beelden kunnen opnemen met een hoge resolutie, waardoor de individuele boomkruinen zichtbaar zijn. Aangezien deze bomen ver uit elkaar staan (ongeveer 4 à 25 bomen per hectare), bieden deze satellietbeelden veel mogelijkheden voor het toepassen van nieuwe wetenschappelijke technieken.
Om modellen te kunnen ontwikkelen zijn er grote hoeveelheden gegevens nodig. Daarom werden op het terrein ongeveer 450 bomen bezocht. Hun locatie werd vastgelegd door gebruik te maken van een GPS, waardoor de bomen ook op het satellietbeeld teruggevonden konden worden. De stamdiameter, boomhoogte en kroondiameter van elke boom werden opgemeten. Bovendien werd de aanwezigheid van een erosiekorst genoteerd. Na bundeling in een database werden deze gegevens statistisch verwerkt, wat belangrijke informatie over de bomen opleverde. Zo werd bijvoorbeeld een diameter-hoogte curve opgesteld, waardoor de hoogte van een boom kan geschat worden door enkel de diameter van de boom te meten met een meetlint. Bovendien werd aangetoond dat de boomkruin een belangrijke bescherming biedt tegen de vorming van een erosiekorst, wat het belang van deze Acacia’s bewijst in de strijd tegen bodemerosie.
De data werden ook gebruikt om de link te leggen tussen hetgeen zichtbaar is op het satellietbeeld en de situatie op het terrein. Hiervoor werd een recente techniek gebruikt voor de verwerking, namelijk een Geographic Object-Based Image Analysis, afgekort GEOBIA. Een satellietbeeld is net zoals een digitale foto samengesteld uit meerdere pixels. De sterkte van GEOBIA ligt in het feit dat er niet meer met individuele pixels wordt gewerkt, maar met echte afgelijnde objecten waardoor de informatie-inhoud sterk vergroot. Deze techniek herkent als het ware de individuele bomen en zorgt ervoor dat ze omlijnd (dit wordt segmentatie genoemd) en gescheiden worden van andere vegetatie (een zogenaamde classificatie). Na aflijnen van de boomkruinen werden meer dan 200 eigenschappen van deze objecten berekend en gebruikt voor het opstellen van modellen. Het eindresultaat is een schatting van kroondiameter, boomhoogte en stamdiameter voor elke individuele boom in het Nationaal Park en dit rechtstreeks vanuit de ruimte. De resultaten van de studie tonen aan dat de huidige situatie overeenkomt met beschrijvingen die dateren uit de periode van 1900 tot 1925, waardoor voorzichtig besloten kan worden dat het ecosysteem zich heeft hersteld.
Met deze studie werd de huidige situatie in Bou-Hedma Nationaal Park bepaald door gebruik te maken van een satellietbeeld met hoge resolutie. De analyse kan bovendien in de toekomst gemakkelijk herhaald worden, waardoor opvolging in het kader van het Kyoto-Protocol is verzekerd.
Bibliografie
Abdallah, L., Chaïeb, M. & Zaafouri, M.S. (1999) Phénologie et comportement in situ d’Acacia tortilis subsp. raddiana. Revue des régions arides, 11(1/99), 60-69.
Abdallah, F., Noumi, Z., Touzard, B., Belgacem, A.O., Neffati, M. & Chaieb, M. (2008) The influence of Acacia tortilis (Forssk.) subsp. raddiana (Savi) and livestock grazing on grass species composition, yield and soil nutrients in and environments of South Tunisia. Flora, 203, 116-125.
Abdelkebir, H. (2005) Elaboration de la carte des aménagements CES et de lutte contre l’ensablement dans l’observatoire de Haddej Bou Hedma par la technique de SIG. Thesis, Université de Jendouba, Ecole Supérieure des Ingénieurs de l’Equipement Rural de Medjez-El-Bab, 83 p.
AbdElRahman, H.F. & Krzywinski, K. (2008) Environmental effects on morphology of Acacia tortilis group in the red Sea Hills, North-Eastern Sudan and South-Eastern Egypt. Forest Ecology and Management, 255, 254-263.
Archibald, S. & Bond, W. J. (2003) Growing tall vs growing wide: tree architecture and allometry of Acacia karroo in forest, savanna, and arid environments. Oikos, 102, 3-14.
Bagnouls, F. & Gaussen, H. (1953) Saison sèche et indice xérothermique. Bull. Soc. Hist. Nat. Toulouse, 88, 193–239.
Benz, U.C., Hofmann, P., Willhauck, G., Lingenfelder, I. & Heynen, M. (2004) Multi-resolution, object-oriented fuzzy analysis of remote sensing data for GIS-ready information. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 58, 239-258.
Blaschke, T., Lang, S. & Hay, G.J (2008) Object-Based Image Analysis. Spatial concepts for knowledge-driven remote sensing applications. Berling Heidelberg: Springer-Verlag, 801 p.
Boukchina, R., Ouled Belgacem, A., Taamallah, H., Ouessar, M., Dhaoui, M. & Selmi, S. (2006) Surveillance biophysique dans l’observatoire de Haddej Bou Hedma – Tunisie. Institut des Régions Arides, Médenine, Tunisia, 145 p.
Brack, C.L. (1999) Forest Measurement and Modeling - Measuring trees, stands and forests for effective forest management. http://sres-associated.anu.edu.au/mensuration/ (consulted February 25, 2010).
Brenan, J.P.M. (1983) Manual on taxonomy of Acacia species. Present taxonomy of four species of Acacia (A. albida, A. senegal, A. nilotica, A. tortilis). Rome: FAO, 47 p.
Bunting, P. & Lucas, R. (2006) The delineation of tree crowns in Australian mixed species forests using hyperspectral Compact Airborne Spectrographic Imager (CASI) data. Remote Sensing of Environment, 101, 230-248.
Caron, S. (2001) Suivi écologique de l’Oryx algazelle (Oryx dammah) dans le parc National de Bou-Hedma (Tunisie) et notes sur les autres Ongulés sahélo-Sahariens du parc. Travail de fin d’étude en vue de l’obtention du grade académique de Diplôme d’Etudes Supérieures Specialisées. Université des Sciences et Technologies de Lille (France).
Chen, X.X., Vierling, L., Rowell, E. & DeFelice, T. (2004) Using lidar and effective LAI data to evaluate IKONOS and Landsat 7 ETM+ vegetation cover estimates in a ponderosa pine forest. Remote Sensing of Environment, 91, 14-26.
Chubey, M.S., Franklin, S.E. & Wulder, M.A. (2006) Object-based analysis of Ikonos-2 imagery for extraction of forest inventory parameters. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 72, 383-394.
Day, J.H. (1983) Expert Committee on Soil Survey. Manual for describing soils in the field. Ottawa, Ontario, The Canada Soil Information System (CanSIS), 97 p.
Definiens (2009a) eCognition Developer 8. User Guide. München: Definiens AG.
Definiens (2009b) eCognition Developer 8. Reference Book. München: Definiens AG.
Diouf, M. & Zaafouri, M. (2003) Phénologie comparée d’Acacia raddiana au nord et au sud du Sahara. In : Grouzis, M. & Le Floc’h, E. (2003) éd. Un arbre au désert. Acacia raddiana. Paris : IRD éditions, 103-118.
Dupuy, N., Detrez, C., Neyra, M., De Lajudie, P. & Dreyfus, B. (1991) Les Acacias fixateurs d’azote du Sahel. La Recherche, 22(233), 802-804.
Eurimage (2009) GeoEye-1: The world’s highest resolution commercial satellite. Eurimage products and service guide, GeoEye-1. 4 p.
Falkowski, M.J., Wulder, M.A., White, J.C. & Gillis, M.D. (2009) Supporting large-area, sample-based forest inventories with very high spatial resolution satellite imagery. Progress in Physical Geography, 33, 403-423.
GeoEye (2009) GeoEye-1 Fact Sheet. http://launch.geoeye.com/LaunchSite/about/
fact_sheet.aspx (consulted February 25, 2010).
GIM (2009) Technische info – GeoEye-1.http://www.gim.be (consulted December 7, 2009).
Gougeon, F.A. & Leckie, D.G. (2006) The individual tree crown approach applied to Ikonos images of a coniferous plantation area. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 72, 1287-1297.
Gowda, J.H., Albrectsen, B.R., Ball, J.P., Sjoberg, M. & Palo, R. T. (2003) Spines as a mechanical defence: the effects of fertiliser treatment on juvenile Acacia tortilis plants. Acta Oecologica-International Journal of Ecology, 24, 1-4.
Greenberg, J.A., Dobrowski, S.Z. & Ustin, S.L. (2005) Shadow allometry: Estimating tree structural parameters using hyperspatial image analysis. Remote Sensing of Environment, 97, 15-25.
Groesz, F.J. & Kastdalen, L. (2007) Mapping trees and thicket with optical images. Testing the use of high resolution image data for mapping moose winter food resources. Oppdragsrapport (5), Hedmark University College, 36 p.
Groh, M.R., Stockman, J.C., Powell, G., Prague, C.N., Irwin, M.R. & Reardon, J. (2007) Microsoft Office Access 2007 Bible. Indianapolis: Wiley Publishing, 1356 p.
Grouzis, M. & Le Floc'h, E., éd. (2003) Un arbre au désert, Acacia raddiana. Paris: IRD Editions, 313p.
Hall, F. G., Shimabukuro, Y.E. & Huemmrich, K.F. (1995) Remote-sensing of forest biophysical structure using mixture decomposition and geometric reflectance models. Ecological Applications, 5, 993-1013.
Haralick, R. M., Shanmuga, K. & Dinstein, I. (1973) Textural features for image classification. IEEE Transactions on Systems Man and Cybernetics, SMC3, 610-621.
Hay, G.J. & Castilla, G. (2006) Object-based image analysis: Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats (SWOT). 1st International conference on object based image analysis (OBIA 2006), July 4-5, 2006, Salzburg University, Austria.
Hay, G.J. & Castilla, G. (2008) Geographic Object-Based Image Analysis (GEOBIA): A new name for a new discipline In : Blaschke, T., Lang, S. & Hay, G.J. (2009) Object-Based Image Analysis: spatial Concepts for Knowledge-Driven Remote Sensing Applications. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 75-89.
Hemery, G. E., Savill, P.S. & Pryor, S.N. (2005) Applications of the crown diameter-stem diameter relationship for different species of broadleaved trees. Forest Ecology and Management, 215, 285-294.
Hirata, Y. (2008) Estimation of stand attributes in Cryptomeria japonica and Chamaecyparis obtusa stands using QuickBird panchromatic data. Journal of Forest Research, 13, 147-154.
Hoover C.M. (2008) Field Measurements for Forest Carbon Monitoring. A Landscape-Scale Approach. New York: Springer Science + Business Media B.V.
Intergovernemental Panel on Climate Change (IPCC) (2000) Special report on land use, land use change and forestry. http://www.ipcc.ch/ipccreports/sres/land_use/index.htm (consulted March 7, 2010).
Kane, V.R., Gillespie, A.R., McGaughey, R., Lutz, J.A., Ceder, K. & Franklin, J.F. (2008) Interpretation and topographic compensation of conifer canopy self-shadowing. Remote Sensing of Environment, 112, 3820-3832.
Karem, A., Ksantini, M., Schoenenberger, A. & Waibel, T. (1993) Contribution à la régénération de la végétation dans les Parcs Nationaux en Tunisie aride. Eschborn: GTZ, 201p.
Karem, A. (2001) Le rôle des parcs nationaux et les réserves naturelles dans la conservation de la biodiversité. Rev. Régions Arides, 2001, 293-302.
Katoh, M., Gougeon F.A. & Leckie D. (2009) Application of high-resolution airborne data using individual tree crowns in Japanese conifer plantations. Journal of Forest Research, 14, 10-19.
Kayitakire, F., Hamel, C. & Defourny, P. (2006) Retrieving forest structure variables based on image texture analysis and IKONOS-2 imagery. Remote Sensing of Environment, 102, 390-401.
Ketterings, Q.M., Coe, R., van Noordwijk, M., Ambagau, Y. & Palm, C.A. (2001) Reducing uncertainty in the use of allometric biomass equations for predicting above-ground tree biomass in mixed secondary forests. Forest Ecology and Management, 146, 199-209.
Kramer, H.J. (2009) GeoEye-1 (OrbView-5). http://directory.eoportal.org/presentations/223/
13708.html (consulted April 8, 2010).
Lavauden, L. (1927) Les forêts du Sahara (Extrait de la Revue des Eaux et Forêts). Revue Eaux et Forêts, Berger-Levrault, Nancy-Paris-Strasbourg, 26 p.
Lavauden, L. (1928) La forêt de gommiers du bled talha (Sud-tunisien). Revue des Eaux et Forêts, 66, 699-713.
Leboeuf, A., Beaudoin, A., Fournier, R.A., Guindon, L., Luther, J.E. & Lambert, M.C. (2007) A shadow fraction method for mapping biomass of northern boreal black spruce forests using QuickBird imagery. Remote Sensing of Environment, 110, 488-500.
Le Floc’h, E. & Grouzis, M. (2003) Acacia raddiana, un arbre des zones arides à usages multiples. In : Grouzis, M. & Le Floc’h, E. (2003) éd. Un arbre au désert. Acacia raddiana. Paris : IRD éditions, 21-58.
Le Houerou, H.N. (2001) Biogeography of the arid steppeland north of the Sahara. Journal of Arid Environments, 48, 103-128.
Leckie, D.G., Gougeon, F.A., Tims, S., Nelson, T., Burnett, C.N. & Paradine, D. (2005) Automated tree recognition in old growth conifer stands with high resolution digital imagery. Remote Sensing of Environment, 94, 311-326.
Lillesand, M. and Kiefer, R.W. (2004) Remote sensing and image interpretation. New York: Wiley, 763 p.
Ludwig, F., de Kroon, H., Berendse, F. & Prins, H.H.T. (2004) The influence of savanna trees on nutrient, water and light availability and the understorey vegetation. Plant Ecology, 170, 93-105.
Maltamo, M., Mustonen, K., Hyyppa, J., Pitkanen, J. & Yu, X. (2004) The accuracy of estimating individual tree variables with airborne laser scanning in a boreal nature reserve. Canadian Journal of Forest Research-Revue Canadienne De Recherche Forestière, 34, 1791-1801.
Mihidjay, A.S. (1999) Etude de la morphogenèse d’Acacia tortilis (Forsk.) Hayne ssp. raddiana (Savi) Brenan et essais de regeneration in vitro. Memoire de diploma d’études approfondies en physiologie vegetale. Université de Tunis II (Tunisia).
Needham T. & Peasley N. (2003) The ASDM Stand Interventions Encyclopedia. The Forestry Resource Book of the Future – Today. http://www.unb.ca/standint/ (consulted April 8, 2010).
Nizinski, J., Morand, D. & Fournier, C. (1992) Le rôle du couvert ligneux sur le bilan hydrique d’une steppe (Nord du Sénégal). Cah. Orstom, Sér.Pédol., 27 (2), 225-236.
Ndour, P. & Danthu, P. (1998) Effet des contraintes hydriques et salines sur la germination de quelques acacias africains. In : Campa, C., Grignon, M., Gueye, M. & Hamon, S. (1998) Colloques et séminaires : l’acacia au sénégal. Orstom Edition, 105-122
Noumi, Z., Touzard, B., Michalet, R. & Chaieb, M. (2010) The effects of browsing on the structure of Acacia tortilis (Forssk.) Hayne ssp. raddiana (Savi) Brenan along a gradient of water availability in arid zones of Tunisia. Journal of Arid Environments, 74, 625-631.
Ozcelik, R., Brooks, J.R., Diamantopoulou M.J. & Wiant, H.V. (2010) Estimating breast height diameter and volume from stump diameter for three economically important species in Turkey. Scandinavian Journal of Forest Research, 25, 32-45.
Ouarda, H.E., Walker, D.J., Khouja, M.L. & Correal, E. (2009) Diversity analysis of Acacia tortilis (Forsk.) Hayne ssp raddiana (Savi) Brenan (Mimosaceae) using phenotypic traits, chromosome counting and DNA content approaches. Genetic Resources and Crop Evolution, 56, 1001-1010.
Ozdemir, I. (2008) Estimating stem volume by tree crown area and tree shadow area extracted from pan-sharpened Quickbird imagery in open Crimean juniper forests. International Journal of Remote Sensing, 29, 5643-5655.
Palace, M., Keller, M., Asner, G.P., Hagen S. & Braswell, B. (2008) Amazon forest structure from IKONOS satellite data and the automated characterization of forest canopy properties. Biotropica, 40, 141-150.
Popescu, S.C. (2007) Estimating biomass of individual pine trees using airborne lidar. Biomass & Bioenergy, 31, 646-655.
Running, S.W., Loveland, T.R. & Pierce, L.L. (1994) A vegetation classification logic-based on remote-sensing for use in global biogeochemical models. Ambio, 23, 77-81.
Saharaoui, B.S., Ait Mohand L. & Echaib B. (1996) Evolution spatio-temporelle des peuplements d’Acacia tortilis (Forsk.) Hayne raddiana (Savi) Brenan dans les monts Ougarta (Sahara nord-occidental). Sécheresse, 7, 173-178.
Schiewe, J., Tufte L. & Ehlers M. (2001) Potential and problems of multi-scale segmentation methods in remote sensing. Geographische informationssysteme, 6, 34-39.
Schiewe, J. (2002) Segmentation of high resolution remotely sensed data – Concepts, applications and problems. Joint international symposium on geospatial theory, processing and applications. Ottawa, Canada.
Schoenenberger, A. (1987) Rapport phytoécologique sur le Parc National de Bou Hedma. Projet GTZ N° 82.2045, 42 p.
Sghari, A. (2009) À propos de la présence d’une steppe tropicale au Jebel BouHedma en Tunisie présaharienne : approche géomorphologique. Quaternaire, 20, 255-264.
Shrivastava M.B. & Singh R.A. (2003) Interrelationships among crown diameter, diameter at breast height and stump diameter of silver fir trees. http://www.fao.org/DOCREP/
ARTICLE/WFC/XII/0902-B4.HTM#P28_106 (consulted May 28, 2010).
Suarez, J.C., Ontiveros, C., Smith, S. & Snape, S. (2005) Use of airborne LiDAR and aerial photography in the estimation of individual tree heights in forestry. Computers & Geosciences, 31, 253-262.
Tarhouni, M. (2003) Cartographie des systèmes écologique et étude de la dynamique de l’occupation des terres dans le parc national de Bou Hedma. Thesis, Université de Sfax pour le Sud, Faculté des Sciences de Sfax, 94 p.
Tarhouni, M., Ouled Belgacem, A., Neffati, M. & Chaieb, M. (2007) Dynamique des groupements végétaux dans une aire protégée de Tunisie mériodinale. Cahiers Agriculture, 16 (1), 7.
Vassal, J. (2003) Introduction. In : Grouzis, M. & Le Floc’h, E. (2003) éd. Un arbre au désert. Acacia raddiana. Paris : IRD éditions, 13-17.
Wahbi, J. (2006) Régénération de l’Acacia tortilis ssp raddiana dans le parc national de Bou Hedma et son adaptation aux différentes contraintes abiotiques au stade de germination. Mémoire de mastère. Institut national agronomique de Tunisie.
Wulder, M. (1998) Optical remote-sensing techniques for the assessment of forest inventory and biophysical parameters. Progress in Physical Geography, 22, 449-476.
Wulder, M.A., Kurz, W.A. & Gillis, M. (2004) National level forest monitoring and modeling in Canada. Progress in Planning, 61, 365-381.
Wulder, M.A., White, J.C., Goward, S.N., Masek, J.G., Irons, J.R., Herold, M., Cohen, W.B., Loveland T.R. & Woodcock, C.E. (2008) Landsat continuity: Issues and opportunities for land cover monitoring. Remote Sensing of Environment, 112, 955-969.
Zaafouri, M.S., Zouaghi, M., Akrimi N. & Jeder H. (1996) La foret steppe a Acacia tortilis sbssp. raddiana var. raddiana de la Tunisie aride: dynamique et evolution. Actes du séminaire international. Acquis scientifiques et perspectives pour un développement durable des zones aride. Jerba, 5-6-7 Décembre 1996, 258-271.
