Article (Scientific journals)
Forest mapping and species composition using supervised per pixel classification of Sentinel-2 imagery
Bolyn, Corentin; Michez, Adrien; Gaucher, Peter et al.
2018In Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement, 22 (3), p. 16
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Bolyn C. et al._Forest mapping and species composition using supervisied_Biotechn Agric Soc Env_PR2018.pdf
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Keywords :
Belgian Ardenne ecoregion; per-pixel classification; random forest; remote sensing; satellites; tree species; télédétection; écorégion de l'Ardenne belge; espèces d'arbre; satellite; classification par pixel; forêt aléatoire
Abstract :
[en] Description of the subject.Understanding the current situation and evolution of forests is essential for a sustainable management plan that maintains forests’ ecological and socio-economic functions. Remote sensing is a helpful tool in developing this knowledge. Objectives. This paper investigates the new opportunities offered by using Sentinel-2 (S2) imagery for forest mapping in Belgian Ardenne ecoregion. The first classification objective was to create a forest map at the regional scale. The second objective was the discrimination of 11 forest classes (Fagus sylvatica L., Betula sp., Quercus sp., other broad-leaved stands, Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco, Larix sp., Pinus sylvestris L., Picea abies (L.) H.Karst., young needle-leaved stands, other needle-leaved stands, and recent clear-cuts). Method. Two S2 scenes were used and a series of spectral indices were computed for each. We applied supervised pixel based classifications with a Random Forest classifier. The classification models were processed with a pure S2 dataset and with additional 3D data to compare obtained precisions. Results. 3D data slightly improved the precision of each objective, but the overall improvement in accuracy was only significant for objective 1. The produced forest map had an overall accuracy of 93.3%. However, the model testing tree species discrimination was also encouraging, with an overall accuracy of 88.9%. Conclusions. Because of the simple analyses done in this study, results need to be interpreted with caution. However, this paper confirms the great potential of S2 imagery, particularly SWIR and red-edge bands, which are the most important S2 bands in our study.
[fr] Description du sujet. Étudier l’état et l’évolution des forêts est essentiel pour assurer une gestion durable maintenant leurs fonctions écologiques et socio-économiques. La télédétection est un outil précieux pour le développement de ces connaissances. Objectifs. Cette étude analyse l’opportunité offerte par l’imagerie Sentinel-2 (S2) pour cartographier les forêts de l’écorégion de l’Ardenne belge. Le premier objectif de classification était la création d’une carte forestière à l’échelle régionale. Le second objectif était la discrimination de 11 classes forestières (Fagus sylvatica L., Betula sp., Quercus sp., other broad-leaved stands, Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco, Larix sp., Pinus sylvestris L., Picea abies (L.) H.Karst., young needle-leaved stands, other needle-leaved stands, and recent clear-cuts). Méthode. Deux scènes S2 ont été utilisées et une série d’indices spectraux ont été générés pour chacune d’entre elles. Nous avons réalisé une classification supervisée par pixel avec l’algorithme de classification Random Forest. Les modèles de classification ont été générés avec un jeu de données S2 pur et avec des données 3D supplémentaires pour comparer les précisions obtenues. Résultats. Les données 3D ont légèrement amélioré la précision de chaque objectif, mais l’amélioration globale de précision fut uniquement significative pour l’objectif 1. La carte forestière produite avait une précision globale de 93,3 %. Le modèle testant la discrimination des espèces d’arbre fut encourageant également, avec une précision globale de 88,9 %. Conclusions. Tenant compte des simples analyses réalisées dans cette étude, les résultats doivent être interprétés avec prudence. Cependant, ce travail confirme le grand potentiel de l’imagerie S2, particulièrement les bandes SWIR et red-edge, qui jouèrent un rôle essentiel dans ce travail.
Disciplines :
Phytobiology (plant sciences, forestry, mycology...)
Agriculture & agronomy
Author, co-author :
Bolyn, Corentin
Michez, Adrien  ;  Université de Liège - ULiège > Ingénierie des biosystèmes (Biose) > Gestion des ressources forestières et des milieux naturels
Gaucher, Peter ;  Université de Liège - ULiège > Ingénierie des biosystèmes (Biose) > Gestion des ressources forestières et des milieux naturels
Lejeune, Philippe ;  Université de Liège - ULiège > Ingénierie des biosystèmes (Biose) > Gestion des ressources forestières et des milieux naturels
Bonnet, Stéphanie ;  Université de Liège - ULiège > Echanges Eau-Sol-Plantes
Language :
English
Title :
Forest mapping and species composition using supervised per pixel classification of Sentinel-2 imagery
Alternative titles :
[fr] Cartographie forestière et composition spécifique par classification supervisée par pixel d’imagerie Sentinel-2
Publication date :
2018
Journal title :
Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement
ISSN :
1370-6233
eISSN :
1780-4507
Publisher :
Presses Agronomiques de Gembloux, Gembloux, Belgium
Volume :
22
Issue :
3
Pages :
16
Peer reviewed :
Peer Reviewed verified by ORBi
Commentary :
Pour citer cet article Corentin Bolyn, Adrien Michez, Peter Gaucher, Philippe Lejeune & Stéphanie Bonnet, «Forest mapping and species composition using supervised per pixel classification of Sentinel-2 imagery», BASE [En ligne], Volume 22 (2018), Numéro 3, URL : https://popups.uliege.be:443/1780-4507/index.php?id=16524.
Available on ORBi :
since 20 September 2018

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