Stereo RADARSAT Data for Canopy Height in Brazilian Forests

RÉSUMÉ

Cet article démontre la possibilité d'utiliser les images stéréoscopiques de RADARSAT pour interpréter et mesurer certaines caractéristiques de la forêt pluviale tropicale du Brésil. À partir d'un couple stéréoscopique d'images en mode fin de RADARSAT, on interprète qualitativement et on mesure quantitativement les limites de coupes, la couverture forestière et la hauteur de la voûte sur une station de travail stéréo PC (“softcopy”). Comme aucune donnée de vérification n'a été spécialement acquise pour ce projet, la validation se réalise en deux étapes à partir des résultats de précédents travaux de recherche sur ce site. En premier lieu, les frontières des coupes sont superposées sur une image TM de Landsat déjà ortho-rectifiée pour vérifier leur précision planimétrique et l'interprétation de la couverture végétale. Leur erreur de positionnement planimétrique de 30 mètres est principalement due à la précision des données cartographiques d'entrée. De plus grandes erreurs résultent de la deforestation et la régénération entre les dates d'acquisition des images, du type principal de la rétrodiffusion radar avec la forêt et de l'erreur d'interprétation de cette rétrodiffusion. Ensuite, les hauteurs calculées de la voûte sont comparées à une carte existante de la végétation, qui décrit les essences forestières et les caractéristiques de chaque classe. Les résultats pour les hauteurs de voûte sont cohérents et représentent bien la réalité du terrain. A part quelques exceptions, une variation moyenne de hauteur de 5 mètres est obtenue en comparant les hauteurs extraites par stéréoscopie avec les hauteurs de voûte dérivées des précédentes études. Ainsi, dans le contexte de suivi de la forêt amazonienne au Brésil, ces résultats démontrent le potentiel de cette méthode, fondée sur la géométrie de la stéréoscopie radar, comme outil complémentaire aux méthodes traditionnelles fondées seulement sur la radiometrie.

SUMMARY

This paper demonstrates the applicability of RADARSAT stereo-images for the interpretation and measurement of some characteristics of the Brazilian tropical rainforest. Clearing boundaries, vegetation cover and canopy heights were qualitatively interpreted and quantitatively measured on a fine mode RADARSAT stereo-pair using a PC-based softcopy stereo workstation. Since no ground truth was specifically acquired for this project, the validation of the results is realized in two steps using previous research studies of the same site. The clearing boundaries were first overlaid on a previously ortho-rectified Landsat-TM image to verify their planimetric accuracy and the interpretation of the vegetation cover. The planimetric positioning error of 30 metres for the clearing boundaries was mainly due to the accuracy of the input cartographic data. Larger errors were a result of the deforestation and regeneration between image acquisition dates, the dominant scattering regime from the forest and the misinterpretation of SAR backscatter. The computed canopy heights were then compared to an existing vegetation map, which described the tree species and their characteristics of each class. The results in canopy heights were generally consistent and a good representation of terrain reality. With few exceptions, a mean height variation of about 5 metres with the “expected” canopy heights based on previous studies was obtained. In the context of monitoring the Amazon forest in Brazil, these results based on radar stereo geometry show promise as a complementary tool to traditional methods based only on radar radiometry.

Additional information

Notes on contributors

T. Toutin

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Thierry Toutin is with the Canada Centre for Remote Sensing, 588 Booth Street, Ottawa, Ontario K1A 0Y7 Canada.

S. Amaral

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Silvana Amaral is with the Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE, CP. 515, CEP 12227–010, São José dos Campos, SP, Brazil.