c8.12.4 – Canopy architectural properties estimation using digital hemispherical photography

Chianucci F* (1), Cutini A (2)

(1) CRA – Agriculture Research Council, Research Centre for Silviculture V.le S. Margherita 80 Arezzo IT; University of Tuscia – Department of Forest Environment and Resourches, V. S. Camillo de Lellis snc VT IT; (2) CRA – Agriculture Research Council, Research Centre for Silviculture V.le S. Margherita 80 Arezzo IT
Collocazione: c8.12.4 – Tipo Comunicazione: Poster
8° Congresso SISEF *
Sessione 12: “Poster” *

Contatto: Francesco Chianucci (francesco.chianucci@entecra.it)

Abstract: (ENG) Leaves and crowns are the active interface between plant and atmosphere. Canopy structure parameters such as leaf area index, influence water interception, radiation extinction, water and carbon gas exchange and are, therefore, key parameters in ecophysiological and biophysical processes. Also, canopies are more sensitive and react promptly than other plant components to abiotic and biotic disturbances. Unfortunately, is very difficult to quantify or estimate these parameters. Direct methods are destructive, labour intensive, time-consuming and sometimes impractical owing to access constrains. On the other hand, indirect (ground – based) methods using technical instrumentations are very expensive, thus reducing the use of these methods on a wide-scale. With the release of affordable digital cameras, hemispherical photography has become a cheaper alternative to the other indirect methods. It doesn’t require specific equipment but common off-the-shelf digital cameras with fish-eye lens. In addition, lots of software (also freeware) has been developed recently in order to estimate canopy architectural parameters by means of hemispherical photography analysis. The aim of this study is to compare hemispherical photography method with other indirect methods. We addressed different sources of error for the different techniques, their advantages and the main drawbacks related to them. Subsequently we discuss some technical solutions to reduce discrepancies. Finally, we test the possibility of using hemispherical photography analysis as a tool for evaluating the effect of different silvicultural treatments on ecological basis. (ITA) Le foglie e la chioma rappresentano l’interfaccia attiva tra pianta ed atmosfera. Parametri strutturali della copertura quali l’ indice di area fogliare influiscono sul microclima all’interno di una data copertura, sugli scambi gassosi, sull’estinzione della radiazione, sull’intercettazione dell’acqua e sono quindi una componente fondamentale nel descrivere i cicli bio-geochimici in un dato ecosistema. Inoltre essi si caratterizzano per la loro sensitività, intesa come capacità di reagire prontamente ai cambiamenti spazio – temporali. A fronte di ciò, la stima di tali parametri presenta alcune problematiche. I metodi diretti sono molto laboriosi e richiedono molto tempo, sono distruttivi e di fatto non applicabili su ampia scala. D’altra parte, i metodi indiretti che utilizzano specifiche strumentazioni sono molto costosi, comunque non sempre alla portata del gestore forestale. Una alternativa è rappresentata dall’utilizzo di immagini emisferiche. Tale metodologia non è nuova in ecologia forestale, dato che già dai primi anni ’70 erano state condotte sperimentazioni ai fini della determinazione di vari parametri ecologici. Tuttavia, dato che il metodo necessitava di un certo numero di procedure, dalla fase di acquisizione delle immagini sul campo alle successive elaborazioni, l’utilizzo di tale metodo è stato progressivamente abbandonato negli ultimi anni. Nonostante ciò, lo sviluppo di macchine digitali ad alta risoluzione, che hanno sostituito progressivamente le pellicole nell’acquisizione di immagini emisferiche, unito alla messa in vendita di nuovi software per l’elaborazione delle stesse e ai minori costi in assoluto rispetto a tutti le altre procedure esistenti, fanno sì che tale metodo rivesta attualmente un nuovo, importante interesse. L’obiettivo del presente studio è di porre a confronto il metodo dell’analisi di fotografie emisferiche con gli altri metodi indiretti. Vengono analizzate le differenti procedure operative e le fonti di errore conseguenti all’applicazione dei diversi metodi. Di seguito vengono valutate alcune soluzioni per ridurre le varie distorsioni. Viene infine valutata la potenzialità dell’uso delle immagini emisferiche per caratterizzare l’effetto del trattamento selvicolturale su base ecologica.

Parole chiave: Hemispherical Photography, Leaf Area Index, Canopy, Radiation Trasmittance

Citazione: Chianucci F , Cutini A (2011). Canopy architectural properties estimation using digital hemispherical photography . 8° Congresso Nazionale SISEF, Rende (CS), 04 – 07 Ott 2011, Contributo no. #c8.12.4