Ann. For. Sci. 62 (2005) 645-657
DOI: 10.1051/forest:2005071

Reconstructing crown shape from stem diameter and tree position to supply light models. I. Algorithms and comparison of light simulations

Alexandre Piboule, Catherine Collet, Henri Frochot and Jean-François Dhôte

Laboratoire d'Étude des Ressources Forêt-Bois, UMR INRA-ENGREF 1092, Institut National de la Recherche Agronomique, 54280 Champenoux, France

(Received 11 January 2004; accepted 29 June 2005)

Abstract - Light models provide an interesting way to analyse the influence of the forest canopy on understory biological processes but need a detailed description of tree crowns, requiring many field measurements. This study proposes supplying light models with only stem diameter and tree position and reconstructing crowns using diameter-related allometric relations. First, the diameter-related relations for total height, crown base height and mean crown radius were established for each species. Second, two reconstruction methods were compared: a simple isotropic method and a more sophisticated method, the Crown Reconstruction by Overlap Minimisation method. The latter method gave better results than the simpler one, even if some small bias was not completely resolved in the darkest areas. However, using crown centre position instead of stem position resolved this bias.

Résumé - Reconstruction de la forme des houppiers à partir du diamètre des arbres et de leur position pour alimenter un modèle de lumière. I. Algorithmes et comparaison des simulations de l'éclairement. Les modèles de lumière constituent un bon moyen pour analyser l'influence du couvert forestier sur les processus biologiques sous-couvert. Malheureusement ils nécessitent une description détaillée des houppiers des arbres, ce qui implique des mesures de terrain assez lourdes. Cet article propose d'alimenter les modèles de lumière uniquement avec le diamètre et la position des arbres, et de reconstituer les houppiers en utilisant des relations allométriques en fonction du diamètre à 1,30 m. Les relations allométriques sont tout d'abord établies pour la hauteur totale, la hauteur de base de houppier et le rayon moyen du houppier, pour chaque espèce. Ensuite deux méthodes de reconstruction des houppiers sont comparées : une méthode simple dite isotrope et une plus sophistiquée, la méthode de reconstruction des houppiers par minimisation des chevauchements. Cette dernière donne de meilleurs résultats, même si un léger biais subsiste dans les zones les plus sombres. Cependant le fait d'utiliser la position des centres de houppiers au lieu de celle des troncs permet de complètement supprimer ce biais.

Key words: crown reconstruction / crown competition / light model / heterogeneous forest / broadleaves

Mots clés : reconstruction des houppiers / compétition des houppiers / modèles de lumière / forêt hétérogène / feuillus

Corresponding author: Alexandre Piboule alexandre.piboule@onf.fr

© INRA, EDP Sciences 2005