Characterizing Scattering Behaviour and Assessing Potential for Classification of Arctic Shore and Near-Shore Land Covers with Fine Quad-Pol RADARSAT-2 Data

Abstract

Freeman–Durden and Cloude–Pottier decompositions were applied to polarimetric RADARSAT-2 data to characterize the scattering behaviour of shore and near-shore land cover types for two study areas in the Beaufort Sea, Canada: Richards Island and Tuktoyaktuk Harbour. The impact of incidence angle was evaluated through comparison of Single Look Complex Fine Quad-Pol images acquired at three angles: shallow (45.3°–49.5°), medium (39.3°–41.6°), and steep (20.9°–24.2°), and the potential for accurate classification was assessed using three unsupervised polarimetric SAR classifiers: Wishart-entropy/alpha, Wishart-entropy/anisotropy/alpha, and Freeman-Wishart. Results indicate that overall, medium, and shallow incidence angle images provide more useful information than steep angle images and that these classifiers are capable of distinguishing some general land cover types, including substrates, wetlands, vegetated tundra, and water. Results from this analysis will inform future research related to classification and interpretation of RADARSAT-2 data for shoreline mapping.

Résumé. Des décompositions Freeman–Durden et Cloude–Pottier ont été appliquées à des données polarimétriques RADARSAT-2 pour caractériser le comportement de diffusion des différents types de couverture terrestre des milieux littoraux et côtiers pour deux zones d'étude dans la mer de Beaufort, au Canada: l'île Richards et le port de Tuktoyaktuk. L'impact de l'angle d'incidence a été évalué par comparaison des images singulières complexes <<Single Look Complex (SLC)>> quad-pol fines acquises à trois angles; plus rasants (45.3°–49.5°), moyens (39.3°–41.6°) et abrupts (20.9°–24.2°), tandis que le potentiel pour une classification précise a été évalué à l'aide de trois classificateurs RSO polarimétriques non dirigés: Wishart-entropie/alpha, Wishart-entropie/anisotropie/alpha et Freeman–Wishart. Les résultats indiquent que, dans l'ensemble, les images avec des angles d'incidence moyens à rasants fournissent des informations plus utiles que les images aux angles abrupts, et que ces classificateurs sont capables de distinguer certains types généraux de couverture terrestre, y compris: les substrats, les zones humides, la toundra végétalisée et l'eau. Les résultats de cette analyse seront utiles dans les recherches futures liées à la classification et à l'interprétation des données RADARSAT-2 pour la cartographie des rivages.