Title: Estimating Juniper Cover From National Agriculture Imagery Program (NAIP) Imagery and Evaluating Relationships Between Potential Cover and Environmental Variables
Abstract: Western juniper (Juniperus occidentalis subsp. occidentalis Hook.) woodlands are expanding from their historic range and causing significant declines of other plant communities. However, landscape-scale restoration projects are hindered by time-consuming and expensive methods to inventory juniper cover and prioritize landscapes based on developmental phase of juniper encroachment. We investigated the ability of feature-extraction software to estimate western juniper cover from color aerial photographs obtained from the National Agriculture Imagery Program (NAIP) and explored the relationships between juniper cover at stand closure (potential juniper cover) and environmental/site indices (heat load, site exposure, and integrated moisture index) and characteristics measured from commonly available geospatial data layers. Estimates of juniper cover derived from NAIP imagery and ground measurements were similar (R2 = 0.74; P < 0.01). Neither method consistently estimated juniper cover higher or lower than the other method (P = 0.79). Environmental indices were either not correlated or weakly correlated with juniper cover at stand closure. However, the environmental/site characteristics (slope, aspect, and elevation) could be used to explain 40% of the variation in juniper cover at stand closure (R2 = 0.40; P < 0.01). Thus, commonly available geospatial data layers can be used to assist in determining potential juniper cover. This information can then be compared to current juniper cover to determine juniper woodland developmental phase. Knowing the developmental phase is important because management strategies and effectiveness of restoration treatments differ among phases of juniper encroachment. Our results suggest that NAIP imagery can be a valuable tool to estimate juniper cover over large areas effectively to make landscape-scale restoration more feasible. The model of the relationship between environmental/site characteristics measured from commonly available geospatial data layers and potential juniper can be used to assist in restoration planning and prioritization, but could be improved with further refinement. Los montes de Juniperus occidentalis subsp. occidentalis Hook están expandiendo sus áreas históricas y están causando una disminución significativa de otras comunidades vegetales. Sin embargo, los proyectos de restauración a escala de paisaje están siendo impedidos por los métodos onerosos en términos de tiempo y dinero que se utilizan para relevar la cobertura de Juniperus y priorizar paisajes sobre la base de la fase de desarrollo de la invasión de Juniperus. Investigamos la habilidad de un software de extracción de rasgos para estimar la cobertura de J. occidentalis de fotografías aéreas a color obtenidas del Programa Agrícola Nacional de Imágenes (NAIP) y exploramos las relaciones entre cobertura de Juniperus en condiciones de dosel cerrado (cobertura potencial de Juniperus) e índices ambientales o de sitio (carga calórica, exposición del sitio, e índice integrado de humedad) y características medidas en capas de datos geo-espaciales comúnmente disponibles. Las estimaciones de cobertura de Juniperus derivadas de imágenes NAIP y mediciones sobre el terreno fueron similares (R2 = 0.74; P < 0.01). Las estimaciones de ninguno de ambos métodos fue consistentemente superior o inferior a la estimación del otro método (P = 0.79). Las variables ambientales presentaron correlaciones débiles o ausencia de correlación con la cobertura de Juniperus en condiciones de dosel cerrado. Sin embargo, las características del ambiente/sitio (pendiente, exposición, y elevación) podrían ser utilizadas para explicar el 40% de la variación de cobertura de Juniperus en condiciones de dosel cerrado (R2 = 0.40; P < 0.01). Por lo tanto, las capas de información geo-espacial comúnmente disponibles podrían utilizarse para asistir en la determinación de cobertura potencial de Juniperus. Esta información podría compararse con la cobertura actual de Juniperus para determinar la fase de desarrollo del monte. La identificación de la fase de desarrollo del monte es importante porque las estrategias de manejo y la efectividad de los tratamientos de restauración difieren entre fases de invasión de Juniperus. Nuestros resultados sugieren que las imágenes NADIP pueden ser una herramienta valiosa para realizar estimaciones efectivas de cobertura de Juniperus en áreas extensas a fin de facilitar acciones de restauración a escala de paisaje. El modelo de la relación entre características ambientales o de sito medidas a partir de capas de datos geo-espaciales comúnmente disponibles, y potencial de cobertura de Juniperus podría utilizarse para asistir en la planificación y priorización de acciones de restauración pero podría ser mejorado mediante refinamiento adicional.