Estimating logged-over lowland rainforest aboveground biomass in Sabah, Malaysia using airborne LiDAR data

Unprecedented deforestation and forest degradation in recent decades have severely depleted the carbon storage in Borneo. Estimating aboveground biomass (AGB) with high accuracy is crucial to quantifying carbon stocks for Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation-plus implementation (REDD+). Airborne Light Detection and Ranging (LiDAR) is a promising remote sensing technology that provides fine-scale forest structure variability data. This paper highlights the use of airborne LiDAR data for estimating the AGB of a logged-over tropical forest in Sabah, Malaysia. The LiDAR data was acquired using an Optech Orion C200 sensor onboard a fixed wing aircraft. The canopy height of each LiDAR point was calculated from the height difference between the first returns and the Digital Terrain Model (DTM) constructed from the ground points. Among the obtained LiDAR height metrics, the mean canopy height produced the strongest relationship with the observed AGB. This single-variable model had a root mean squared error (RMSE) of 80.02 t ha-1 or 22.31% of the mean AGB, which performed exceptionally when compared with recent tropical rainforest studies. Overall, airborne LiDAR did provide fine-scale canopy height measurements for accurately and reliably estimating the AGB in a logged-over forest in Sabah, thus supporting the state's effort in realizing the REDD+ mechanism

ITER breeding blanket design

A breeding blanket design has been developed for ITER to provide the necessary tritium fuel to achieve the technical objectives of the Enhanced Performance Phase. It uses a ceramic breeder and water coolant for compatibility with the ITER machine design of the Basic Performance Phase. Lithium zirconate and lithium oxide am the selected ceramic breeders based on the current data base. Enriched lithium and beryllium neutron multiplier are used for both breeders. Both forms of beryllium material, blocks and pebbles are used at different blanket locations based on thermo-mechanical considerations and beryllium thickness requirements. Type 316LN austenitic steel is used as structural material similar to the shielding blanket. Design issues and required R&D data are identified during the development of the design

Synergistic use of Landsat 8 OLI image and airborne LiDAR data for above-ground biomass estimation in tropical lowland rainforests

Developing a robust and cost-effective method for accurately estimating tropical forest's carbon pool over large area is a fundamental requirement for the implementation of Reducing Emissions from Deforestation and forest Degradation (REDD+). This study aims at examining the independent and combined use of airborne LiDAR and Landsat 8 Operational Land Imager (OLI) data to accurately estimate the above-ground biomass (AGB) of primary tropical rainforests in Sabah, Malaysia. Thirty field plots were established in three types of lowland rainforests: alluvial, sandstone hill and heath forests that represent a wide range of AGB density and stand structure. We derived the height percentile and laser penetration variables from the airborne LiDAR and calculated the vegetation indices, tasseled cap transformation values, and the texture measures from Landsat 8 OLI data. We found that there are moderate correlations between the AGB and laser penetration variables from airborne LiDAR data (r = −0.411 to −0.790). For Landsat 8 OLI data, the 6 vegetation indices and the 46 texture measures also significantly correlated with the AGB (r = 0.366–0.519). Stepwise multiple regression analysis was performed to establish the estimation models for independent and combined use of airborne LiDAR and Landsat 8 OLI data. The results showed that the model based on a combination of the two remote sensing data achieved the highest accuracy (R 2 adj = 0.81, RMSE = 17.36%) whereas the models using Landsat 8 OLI data airborne LiDAR data independently obtained the moderate accuracy (R 2 adj = 0.52, RMSE = 24.22% and R 2 adj = 0.63, RMSE = 25.25%, respectively). Our study indicated that texture measures from Landsat 8 OLI data provided useful information for AGB estimation and synergistic use of Landsat 8 OLI and airborne LiDAR data could improve the AGB estimation of primary tropical rainforest.This work was supported by the Ministry of Higher Education of Malaysia [grant number RACE0004-STW-2012]

The use of airborne laser scanning to develop a pixel-based stratification for a verified carbon offset project

Background The voluntary carbon market is a new and growing market that is increasingly important to consider in managing forestland. Monitoring, reporting, and verifying carbon stocks and fluxes at a project level is the single largest direct cost of a forest carbon offset project. There are now many methods for estimating forest stocks with high accuracy that use both Airborne Laser Scanning (ALS) and high-resolution optical remote sensing data. However, many of these methods are not appropriate for use under existing carbon offset standards and most have not been field tested. Results This paper presents a pixel-based forest stratification method that uses both ALS and optical remote sensing data to optimally partition the variability across an ~10,000 ha forest ownership in Mendocino County, CA, USA. This new stratification approach improved the accuracy of the forest inventory, reduced the cost of field-based inventory, and provides a powerful tool for future management planning. This approach also details a method of determining the optimum pixel size to best partition a forest. Conclusions The use of ALS and optical remote sensing data can help reduce the cost of field inventory and can help to locate areas that need the most intensive inventory effort. This pixel-based stratification method may provide a cost-effective approach to reducing inventory costs over larger areas when the remote sensing data acquisition costs can be kept low on a per acre basis

Développements concernant la conception et les techniques de fabrication de l’enceinte à vide

L’enceinte à vide d’ITER est réalisée en acier inox SS 316L(N)-IG (ITER Grade, 0.06-008 % d’azote). Elle est de forme torique, composée d’une structure double-paroi avec le blindage et les circuits de refroidissement eau entre les enveloppes. Les modules de couverture sont supportés directement par l’enceinte via des supports flexibles. Les parois internes et externes sont constituées de plaques de 60 mm d’épaisseur et de raidisseurs en acier SS 304 contenant 2 ou 1 % de bore (SS 304B7 ou B4). Une configuration d’enceinte épousant la forme du plasma favorise sa stabilité verticale et l’utilisation d’acier ferromagnétique réduit les irrégularités du champ magnétique toroïdal. Une des caractéristiques de sûreté d’ITER est le refroidissement par convection naturelle de l’enceinte pendant les accidents de perte de puissance. Un système de surpression est aussi utilisé pour minimiser les pics de pression à l’intérieur de l’enceinte lors d’un accident de perte de réfrigérant (LOCA), en reprenant la pression causée par l’introduction de vapeur d’eau provenant des composants refroidis de l’enceinte, via des disques de rupture a l’intérieur d’un ballon de condensation. Les supports et fixations des modules de couverture sont usinés et soudés par faisceau d’électron sur la paroi interne de l’enceinte à vide de façon à minimiser les déformations. Les espaces entre l’enveloppe interne et externe sont séparés de façon à permettre des détections de fuite indépendantes, ce qui est plus pratique pour l’assemblage de l’enceinte. Les grandes lignes de la conception de l’enceinte et des composants internes sont restées inchangées depuis 2001, bien qu’il y ait eu plusieurs améliorations conduisant à une plus grande fiabilité et une meilleure maintenance. Les efforts ont aussi porté sur la préparation des documents décrivant les spécifications de ces composants clés en vue de la construction d’ITER. Pour ce composant jouant un rôle majeur dans la sûreté d’ITER, un supplément au code de conception français RCC-MR 2002 est en cours d’élaboration afin d’intégrer des règles de conception et de fabrication compatibles avec la structure de l’enceinte à vide d’ITER. Une maquette échelle 1 d’un secteur d’enceinte a été fabriquée et testée sur la base de la conception initiale d’ITER, donc d’une dimension plus importante que la conception actuelle. Cette maquette a fourni des informations importantes sur les technologies de fabrication de ce composant, de même que sur l’amplitude des distorsions de soudage et des tolérances réalisables. Un des résultats les plus importants de ce programme de R&D a été la vérification des tolérances qui ont été prises en compte dans la conception. Des outils de soudage TIG automatiques guidés sur rails ont été utilisés pour réaliser la jonction de deux demi-secteurs. L’alignement de la paroi externe pour le soudage a été réalisé en ajustant localement la position des secteurs et en calant localement les parois avant soudage. L’alignement a été réalisé avec une précision inférieure à 0,8 mm. La paroi interne comprend 8 plaques de raccord. Comme le concept actuel de l’enceinte à vide d’ITER est le même que celui utilisé sur la maquette, cette R&D a aussi validé la faisabilité du concept double paroi. Cependant, pour complètement valider les méthodes de fabrication et les tolérances réalisables dans la conception actuelle, des parties de secteur ont été réalisées en 2006 en parallèle à un programme de simulation des distorsions de soudage. La majorité des soudures de la paroi interne seront réalisées en configuration bout à bout avec un accès à chaque face et seront inspectées par radiographie pour s’assurer un soudage à 100 %. Les soudures une-face entre la paroi externe et les raidisseurs, ne pouvant être inspectées par radiographie, le seront pas contrôle ultrason. Un programme de R&D est en cours pour développer ces méthodes d’inspection ultrasonique sur des éléments de 60 mm d’épaisseur. Concernant les inspections de surface des soudures, la possibilité d’utiliser les tests LPT (liquid penetrant dye test) pendant la phase initiale d’assemblage a été vérifiée. Il est proposé de sélectionner des liquides pénétrant avec un taux d’impureté très faible en soufre et halogène et de limiter les composants vaporisés à haute température. Une méthode d’inspection par caméra photothermique (PTC) a été développée comme alternative aux tests LPT. Cette méthode s’avère plus sensible et fiable pour la vérifiation des soudures acier TIG 60 mm faible écartement. Des développements de découpe par laser NdYAG en présence d’azote sur des plaques de 60 mm ont montré l’efficacité de cette méthode en atteignant des vitesses de 0,03 m/min. Des tests thermohydrauliques ont été réalisés pour confirmer les paramètres de refroidissement en vue du “licensing”. Les résultats expérimentaux confirment les performances du refroidissement dont le coefficient de transfert thermique n’excédera pas 500 W/(m2K) dans les premiers canaux en tous points et orientations de l‘enceinte à vide. Pour d’autres essais, un modèle double canal a été développé et testé pour vérifier la distribution et la stabilité des écoulements dans les canaux parallèles. Les résultats pour les canaux verticaux ont montré que la friction hydraulique n’est pas dominante et que la vitesse de chauffage est l’effet dominant sur les distributions d’écoulement en particulier pour les écoulements à vélocité faible. Des tests complémentaires ont aussi été réalisés pour démontrer les capacités de refroidissement par convection naturelle en cas de situations accidentelles et pour acquérir des données expérimentales sur une maquette de 30 m. La dynamique de cette circulation naturelle a été étudiée en simulant la perte du système électrique ou la perte du système de pompage principal. La durée nécessaire à l’établissement d’une circulation par convection naturelle est de seulement 5 min et la vitesse d’écoulement est en accord avec les valeurs calculées