Remote Sensing of Grassland with RADARSAT; Case Studies from Australia and Canada

RÉSUMÉ

L'application potentielle des données du radar à synthèse d'ouverture RADARSAT C_HH pour surveiller les prairies a été estimé aux sites d'étude australien et canadien. Les données en mode standard à 23, 34, et 47° et les données en mode fin à 25 et 49° angle d'incidence (Australie seulement) ont été obtenues au dessus de pâturages plantés et de prairies natives à “Chiswick” près d'Armidale, New South Wales (NSW) enfin de printemps et fin d'été 1996/97, et au dessus des prairies natives et cultivées à Onefour, Alberta, Canada durant l'automne 1996, le printemps et l'été 1997 et le printemps 1998. En Australie aussi bien qu'au Canada, une seule image RADARSAT avait une valeur limitée pour différencier la couverture des pâturages. Le champs dynamique de la rétrodiffusion radar des prairies était seulement de 3db pour les données Australienne, mais de 6db pour les données canadiennes due à la forme du terrain. Aux deux sites, la détection de différentes couvertures de prairies est améliorée avec l'utilisation de plus d'images en mode standard. La principale caractéristique discriminante au site canadien était la surface rugueuse due aux arrangements de canopée ou à la couverture d'herbes, accentuée par l'érosion entre ces couverts. La filtration de la texture a aidé l'extraction de différences dans la rétrodiffusion où la couverture de la prairie avait des motifs structuraux distincts. Cependant, les résultats de classification dans leur ensemble aux deux sites ne justifient pas le coût d'utiliser des images obtenues à des moments différents ou à angles d'incidence multiples. Les données de la bande C seul sont inadéquates pour la mesure quantitative et la surveillance des prairies; la polarisation peut aider, cependant, les fréquences mixtes, incluant la bande L, semblent être nécessaires pour une bonne estimation des propriétés des prairies par radar à synthèse d'ouverture.

SUMMARY

The potential application of RADARSAT C_HH synthetic aperture radar data for grassland monitoring was assessed at Australian and Canadian study sites. Standard mode data at 23, 34 and 47° and fine mode data at 25 and 49° look angles (Australia only) were acquired over seeded pasture and native grassland at “Chiswick” near Armidale, New South Wales (NSW) in late spring and late summer of 1996/97, and over native and cultivated rangeland at Onefour, Alberta, Canada in fall 1996, spring and summer 1997, and spring 1998. In both Australia and Canada, a single RADARSAT image was of limited value for discriminating pasture cover. The dynamic range in radar backscatter from grassland was only 3 dB at the Australian data, but 6 dB in the Canadian data due to landform effects. At both sites, detection of differences in grassland cover improved with the use of more standard mode images. Surface roughness in the form of distinct canopy arrangements or tussocky habit, accentuated by erosion between tussocks at the Canadian site, was the main discriminating feature. Textural filtering aided the extraction of differences in backscatter where grassland cover showed distinct structural patterns. However, overall results of classifications at both sites could not justify the cost of using multi-date or multiple incidence angle imagery. C-band data alone are inadequate for quantitative measurement and monitoring of grassland; polarization may be helpful, but mixed frequencies including L-band appear to be mandatory for effective estimation of grassland properties with synthetic aperture radar.

Additional information

Notes on contributors

M.J. Hill

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Michael J. Hill is with CSIRO Animal Production, Floreat, Western Australia.

A.M. Smith

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Anne M. Smith and Thomas C. Foster are with Agriculture and Agri-Food Canada, Lethbridge, Alberta.

T.C. Foster

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Anne M. Smith and Thomas C. Foster are with Agriculture and Agri-Food Canada, Lethbridge, Alberta.