Individual Tree Crown Delineation Method Based on Multi-Criteria Graph Using Geometric (...)

Deluzet, M.; Erudel, T.; Briottet, X.; Sheeren, D.; Fabre, S. (2022) Individual Tree Crown Delineation Method Based on Multi-Criteria Graph Using Geometric and Spectral Information: Application to Several Temperate Forest Sites. Remote Sensing. 14, 1083. https://doi.org/10.3390/rs14051083.

Abstract :

Individual tree crown (ITC) delineation in temperate forests is challenging owing to the presence of broadleaved species with overlapping crowns. Mixed coniferous/deciduous forests with characteristics that differ with the type of tree thus require a flexible method of delineation. The ITC delineation method based on the multi-criteria graph (MCG-Tree) addresses this problem in temperate monospecific or mixed forests by combining geometric and spectral information. The method was used to segment trees in three temperate forest sites with different characteristics (tree types, species distribution, planted or natural forest). Compared with a state-of-the-art watershed segmentation approach, our method increased delineation performance by up to 25%. Our results showed that the main geometric criterion to improve delineation quality is related to the crown radius (performance improvement around 8%). Coniferous/deciduous classification automatically adapts the MCG-Tree criteria to the type of tree. Promising results are then obtained to improve delineation performance for mixed forests.

Résumé :

La délimitation des couronnes d'arbres individuels (ITC, en anglais) dans les forêts tempérées est difficile en raison de la présence d'espèces de feuillus dont les couronnes se chevauchent. Les forêts mixtes de conifères et de feuillus, dont les caractéristiques diffèrent selon le type d'arbre, nécessitent donc une méthode de délimitation flexible. La méthode de délimitation ITC basée sur le graphe multicritères (MCG-Tree) répond à ce problème dans les forêts tempérées monospécifiques ou mixtes en combinant les informations géométriques et spectrales. La méthode a été utilisée pour segmenter les arbres dans trois sites de forêts tempérées présentant des caractéristiques différentes (types d'arbres, distribution des espèces, forêt plantée ou naturelle). Comparée à une approche de segmentation classique par ligne de partage des eaux, notre méthode a augmenté les performances de délimitation jusqu'à 25%. Nos résultats ont montré que le principal critère géométrique pour améliorer la qualité de la délimitation est lié au rayon de la couronne (amélioration de la performance d'environ 8%). La classification conifère/feuillus adapte automatiquement les critères de MCG-Tree au type d'arbre. Des résultats prometteurs sont alors obtenus pour améliorer les performances de délimitation des couronnes d'arbres pour les forêts mixtes.