Validating remotely sensed biomass estimates with forest inventory data in the western US

要約

地上部バイオマス（AGB）とその密度（AGBD）を高解像度でモニタリングすることは、炭素計算と生態系管理に不可欠である。NASAの全球生態系動態調査(GEDI)LiDARミッションは、AGBD推定のためのグローバルに分布した参照測定値を提供する一方で、GEDIに基づく商用リモートセンシング製品の大部分は、厳密な独立した検証を行わないままである。ここでは、terraPulse, Inc.が提供するAGBDデータセットの独立した地域検証を、米国森林局の森林インベントリーと分析(FIA)プログラムからの独立した参照データに基づいて行う。ユタ、ネバダ、ワシントンの各州にまたがる64,000ヘクタールの六角形と米国の郡に集約したところ、terraPulseとFIAの推定値の間に非常に強い一致が見られた。ヘキサゴンスケールでは、R2=0.88、RMSE=26.68 Mg/ha、相関係数(r)は0.94であった。郡スケールでは、一致度はR2=0.90、RMSE=32.62 Mg/ha、勾配=1.07、r=0.95に改善した。空間的および統計的分析によると、非森林地域ではテラパルスAGBD値がFIAの推定値を上回る傾向が見られたが、これはFIAの非森林植生のサンプリングが限られているためと考えられる。また、terraPulse AGBDの推定値は、バイオマスの多い森林では低い値を示しましたが、これは光学リモートセンシングの共変量が飽和したためと考えられます。本研究は、独立したFIAデータを使用した包括的なAGBD検証のためのスケーラブルなフレームワークを提供し、グローバルバイオマスモニタリングのための新しい商用データセットのベンチマーク検証を行うことで、運用炭素モニタリングの進歩をもたらした。

要約(オリジナル)

Monitoring aboveground biomass (AGB) and its density (AGBD) at high resolution is essential for carbon accounting and ecosystem management. While NASA’s spaceborne Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) LiDAR mission provides globally distributed reference measurements for AGBD estimation, the majority of commercial remote sensing products based on GEDI remain without rigorous or independent validation. Here, we present an independent regional validation of an AGBD dataset offered by terraPulse, Inc., based on independent reference data from the US Forest Service Forest Inventory and Analysis (FIA) program. Aggregated to 64,000-hectare hexagons and US counties across the US states of Utah, Nevada, and Washington, we found very strong agreement between terraPulse and FIA estimates. At the hexagon scale, we report R2 = 0.88, RMSE = 26.68 Mg/ha, and a correlation coefficient (r) of 0.94. At the county scale, agreement improves to R2 = 0.90, RMSE =32.62 Mg/ha, slope = 1.07, and r = 0.95. Spatial and statistical analyses indicated that terraPulse AGBD values tended to exceed FIA estimates in non-forest areas, likely due to FIA’s limited sampling of non-forest vegetation. The terraPulse AGBD estimates also exhibited lower values in high-biomass forests, likely due to saturation effects in its optical remote-sensing covariates. This study advances operational carbon monitoring by delivering a scalable framework for comprehensive AGBD validation using independent FIA data, as well as a benchmark validation of a new commercial dataset for global biomass monitoring.

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