Ratio estimation to improve estimates of top height from suboptimal samples in forest inventory plots in Québec

Abstract

Top height is one of the most useful variables provided by sample plot measurements conducted during forest inventory programs. Combined with tree age, it allows the determination of site index, a common measure of forest site productivity. Unfortunately, there are cases where the number of site trees is suboptimal; this potential problem can lead to imprecise estimates of top height and site index. We approached this problem using ratio estimation techniques and incomplete data sets from forest inventory plots in Québec. We tested different combinations of suboptimal sampling of site trees to estimate top height based on their diameters, using only 2 or 3 site trees per 0.04-ha plot, instead of 4. The results show that suboptimal sampling of site trees should not be conducted randomly, and that some combinations consistently performed better than others. Also, some combinations never outperformed others and should be avoided when estimating top height of some important tree species in Québec using suboptimal sampling of site trees. Finally, for the best combinations, we concluded that the ratio estimation technique generally provided precise and unbiased estimates of top height.Key words: top height, site index, site trees, ratio estimation, forest inventory RÉSUMÉ La hauteur dominante est une des variables les plus utiles découlant de l' échantillonnage de placettes d'inventaire forestier. Lorsqu' elle est combinée à l'âge de l'arbre, elle permet de déterminer l'indice de qualité de station (IQS), lequel représente une mesure pratique de la productivité d'une station. Malheureusement, il y a des cas où le nombre d'arbres échantillons prévus à cet effet est sous-optimal et ce problème potentiel peut engendrer des estimations imprécises de la hauteur dominante et de l'IQS. Nous avons abordé ce problème en utilisant la technique de l' estimateur ratio combinée à des données incomplètes de placettes d'inventaire forestier du Québec. Nous avons testé différentes combinaisons sous-optimales d'arbres-échantillons afin d' estimer la hauteur dominante sur la base des plus gros diamètres à hauteur de poitrine, en utilisant seulement deux ou trois arbres par placette de 0,04 hectare au lieu de quatre. Les résultats montrent qu'un échantil-lonnage sous-optimal ne devrait pas être réalisé au hasard et que certaines combinaisons d'arbres donnent des estimations de la hauteur dominante plus précises que d'autres. De plus, certaines combinaisons sous-optimales ont systématiquement mal estimé la hauteur dominante des placettes et ne devraient donc jamais être utilisées à cet effet. Enfin, nous concluons que la méthode d' estimation de la hauteur dominante à l'aide de l' estimateur ratio s' est avérée généralement précise et non biaisée pour les meilleures combinaisons d'arbres échantillons en mode d' échantillonnage sous-optimal.Mots clés : hauteur dominante; indice de qualité de station; arbres indicateurs de la station; estimateur ratio; inventaire forestier 1 Direction de la recherche forestière, Ministère des Resso...