Data assimilation of forest status using Sentinel-2 data and a process-based model
Julkaisuvuosi
2025
Tekijät
Minunno, Francesco; Miettinen, Jukka; Tian, Xianglin; Häme, Tuomas; Holder, Jonathan; Koivu, Kristiina; Mäkelä, Annikki
Tiivistelmä
<p>Spatially explicit information of forest status is important for obtaining more accurate predictions of C balance. Spatially explicit predictions of forest characteristics at high resolution can be obtained by Earth Observations (EO), but the accuracy of satellite-based predictions may vary significantly. Modern computational techniques, such as data assimilation (DA), allow us to improve the accuracy of predictions considering measurement uncertainties. The main objective of this work was to develop two DA frameworks that combine repeated satellite measurements (Sentinel-2) and process-based forest model predictions. For the study three tiles of 100 × 100 km<sup>2</sup> were considered, in boreal forests. One framework was used to predict forest structural variables and tree species, while the other was used to quantify the site fertility class. The reliability of the frameworks was tested using field measurements. By means of DA we combined model and satellite-based predictions improving the reliability and robustness of forest monitoring. The DA frameworks reduced the uncertainty associated with forest structural variables and mitigated the effects of biased Earth Observation predictions when errors occurred. For one tile, Sentinel-2 prediction for 2019 (s2019) of stem diameter (D) and height (H) was biased, but the errors were reduced by the DA estimation (DA2019). The root mean squared errors were reduced from 5.8 cm (s2019) to 4.5 cm (DA2019) and from 5.1 m (s2019) to 3.3 m (DA2019) for D (sd = 4.33 cm) and H (sd = 3.43 m), respectively. For the site fertility class estimation DA was less effective, because forest growth rate is low in boreal environments; long term analysis might be more informative. We showed here the potential of the DA framework implemented using medium resolution remote sensing data and a process-based forest model. Further testing of the frameworks using more RS-data acquisitions is desirable and the DA process would benefit if the error of satellite-based predictions were reduced.</p>
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Emojulkaisun nimi
Volyymi
363
Artikkelinumero
110436
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
3
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Rinnakkaistallenteen lisenssi
CC BY
Muut tiedot
Tieteenalat
Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka; Metsätiede
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Alankomaat
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1016/j.agrformet.2025.110436
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä