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Effects of height imputation strategies on stand volume estimation

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  • Subsampling and subsequent imputation of tree heights can improve the predictive performance of stand volume estimation but may also introduce biases. Using coastal Douglas-fir data from southwest Oregon, USA, the predictive performance of several height imputation strategies for estimating stand volume was evaluated. A subsample of 1-15 trees was randomly selected per stand, and missing heights were imputed using a regional Chapman-Richards function with diameter only and diameter plus stand density measures, fitted using a nonlinear least-squares model (NFEM) and a nonlinear mixed-effects model (NMEM). Missing heights were imputed using the regional height-diameter equation and by adjusting the equation with a correction factor (NFEM) or with predicted random effects (NMEM) to calibrate the height-diameter relationship to each stand. Differences in actual stand volumes, calculated with measured heights, and predicted stand volumes, calculated using measured heights for the subsampled trees and predicted heights for those with missing heights, were used to compare the alternative height imputation methods. Precision and bias were poorest for the regional models, especially NMEM, and best for the adjusted models also using NMEM. Results suggest that a similar subsample of heights (n = 4) is required for precise stand volume estimation as has been reported for height.
  • Le sous-echantillonnage et I'imputatiou subsequente de la hauteur des arbres peut ameliorer la performance previsionnelle de l'estirnation du volume d'un peuplement, mais peut aussi introduire des biais. A l'aide de donnees sur Ie douglas de Menzies du sud-ouest de I'Oregon (Etats-Unis), nous avons evalue la performance previsionnelle de plusieurs strategies d'imputation de la hauteur pour estimer le volume des peuplements. Un sous-echantillon de un a 15 arbres a ete selectionne alearoiremcnt pour chaque peuplernent et les hauteurs manquantes ont ete imputees en utilisant une fonction regionale de Chapman-Richards basce soit sur des rnesures de diametre seules soit sur des mesures de diametre et de densite du peuplement. Cette fonction a etc ajustee a l'aide des moindres carres non lineaires (NFEM) et deffets mixtes non lineaires (NMEM). Les hauteurs manquantes ont ete imputees en utilisant l'equation regionale hauteur-diametre qui a ete ajustee avec un facteur de correction (NFEM) ou avec des effets aleatoires de prevision (NMEM) pour etalonner la relation hauteur-diametre de chaque peuplement. Pour comparer ces methodes d'imputatlon de la hauteur, nous avons utilise les differences de volume de peuplement entre les valeurs reelles, calculees a partir des hauteurs mesurees, et les valeurs predites, calculees a partir des hauteurs mesurccs du sous-echanrillon d' arbres et des hauteurs predites pour Ies arbres dont la hauteur etait manquante. Les moins bonnes valeurs de precision et de biais ont ere obtenues avec les modelcs regionaux, particulierernent NMEM, alors que les meilleures valeurs ont ete obtenues avec Jes modeles qui utilisaient aussi NMEM. Les resultats indiquent qu'un sous-echantillon similaire de hauteur (Il =: 4) est requis pour une estimation precise du volume d'un peuplement comme il a deja ete rapporte pour la hauteur.
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  • Garber, S.M., Temesgen, H., Monleon, V.J. , and Harm, D.W. 2009. Effects of height imputation strategies on stand volume estimation. Canadian Journal of Forest Research 39: 694-703, DOI: 10.1139/X08-188.
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  • 39
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