Nadja Stumberg gjennomførte prøveforelesning og forsvarte sin doktorgradsavhandling fredag  16 november 2012. Tema for prøveforelesningen var  «Remote sensing aided monitoring of the forest-tundra ecotone»  og titelen på avhandlingen var «Deteksjon av små enkelttrær i tregrensa med hjelp av flybåren laserscanning». Vi gratulerer med graden!

Sammendrag av avhandlingen

De alpine og arktiske tregrensene er forventet å flytte seg høyere opp i fjellet og lengre mot nord som følge av global oppvarming. Trærne i disse områdene lever nær sin toleransegrense og er derfor følsomme for klimatiske endringer. Utvikling av egnede metoder for overvåking av disse endringene er av stor betydning og interesse. For overvåking av slike utstrakte områder som tregrensa, kan flybåren laserscanning (ALS) være et godt egnet redskap for å samle data som kan benyttes til å estimere biofysiske parametre på enkelttrenivå på ulike geografiske skalaer. Hovedmålet for denne avhandlingen var å undersøke potensialet av bruk av ALS-data med høy punkttetthet for detektering av små enkelttrær i tregrensa.

Liten bjørk i tregrensa

De spesifikke delene av avhandlingen fokuserer på (1) deteksjon av enkelttrær ved hjelp av høydeverdier fra ALS-data i kombinasjon med variabler som beskriver tre-egenskaper og geografiske områder, (2) klassifikasjon av de enkelte ALS-registreringene (laserekko) ved hjelp av laserhøyde og -intensitet, informasjon om ALS-registreringenes romlige fordeling, terrengvariabler, samt geostatistiske og statistiske mål. Videre ble (3) potensialet av en ikkestyrt klassifikasjon av rasterceller for automatiserte overvåkingsprogrammer av små enkelltrær vurdert. Langs et 1500 km langt transekt, som strekker seg fra Nord-Norge (66°19’ N) til den sørlige delen av landet (58°3’ N), ble det samlet inn feltobservasjoner av 744 små enkelttrær og ALS-data. Både generaliserte lineære modeller (GLM), en generalisert blanded lineær modell (GLMM), support vector machines (SVM) og en rasterbasert algoritme ble brukt for deteksjon av trærne og for å klassifisere laserekkoene ut fra om de var returnert fra trær eller ikke-trær. Deteksjonen av enkelttrær ved hjelp av verdier fra ALS i kombinasjon med treegenskaper og romlige påvirkninger som breddegrad og region ble verifisert for trær over en høyde på 1 m ved hjelp av GLM og GLMM modeller. Resultatene danner et solid grunnlag for generalisering og slutning som går langt utover tidligere forskning på grunn av den betydelige geografiske utbredelsen av datasettet. Dernest ble evnen til å klassifisere de ulike ekko, hvorvidt de var returnert fra trær eller ikke-trær, ved hjelp av variable som beskriver terrenget og laserekkoenes romlige fordeling, bekreftet ved hjelp av de to ulike modelleringsteknikkene GLM og SVM. Videre ble det påvist en betydelig forbedring av GLM og SVM modellene når de ble utvidet med geostatistiske og andre statistiske mål. Avslutningsvis ble egnetheten til en ikke-styrt klassifikasjon for en automatisk deteksjon av små enkelttrær verifisert for parameterverdier som sikrer en forsvarlig avveining mellom vellykket deteksjon og inkluderingsfeil. 

Veiledere

Professor Erik Næsset (main supervisor) INA, UMB
Professor Terje Gobakken INA, UMB
Researcher Ole Martin Bollandsås INA,UMB

Bedømmelseskomité

Professor Benoit St-Onge, Université du Québec à Montréal (UQAM), Canada
Professor Håkan Olsson, Swedish University of Agricultural Sciences, Sweden
UMB coordinator: Associate Professor Kari Klanderud, INA, UMB

Reference

• Stumberg, N.. ((2012). Detection of small single trees in the forest-tundra ecotone using airborne laser scanning.). PhD Thesis.
  [Bibtex]

  @PhdThesis{Stumberg2012,
  Title = {Detection of small single trees in the forest-tundra ecotone using airborne laser scanning},
  Author = {Nadja Stumberg},
  School = {Norwegian University of Life Sciences},
  Year = {2012},
  Owner = {hanso},
  Timestamp = {2012.11.21},
  Url = {https://static02.nmbu.no/mina/forskning/drgrader/2012-Stumberg.pdf}
  }