Forest type discrimination using calibrated C-band polarimetric SAR data

Abstract

To promote the unique polarimetric capability of RADARSAT-2, the Canada Centre for Remote Sensing (CCRS) has investigated the potential of fully polarimetric C-band synthetic aperture radar (SAR) for forest type discrimination. Six forest types in the Mer Bleu region of eastern Ontario were considered in this study: mixed forest, poplar, red pine, white pine, a mixed forest of red and white pines, and white spruce. Multi-date and multiple incidence angle acquisitions were acquired over the study site with the Convair-580 polarimetric SAR under leafy (summer) and no-leaves (winter) conditions. In addition to the conventional linear polarizations, HH, HV, and VV, various polarimetric discriminators, which were synthesized from the scattering matrix measurements, were investigated. It is shown that the radiometric intensity of the conventional C-band SAR polarizations HH, HV, and VV can only perform a limited discrimination of various tree species. The polarization information provided by fully polarimetric SARs clearly improves forest type discrimination under leafy and no-leaves conditions and permits the demonstration of the significance of SAR illumination angle on forest scattering mechanisms.

Afin de promouvoir le potentiel polarimétrique de RADARSAT-2, le Centre canadien de télédétection (CCT) a évalué l'apport de données RSO complètement polarimétriques, bande C, pour la discrimination des espèces forestières. La région Mer Bleu, dans l'Est ontarien, fut considérée pour site d'étude, où l'on retrouve six espèces forestières différentes : Forêt mixte, peuplier, pin rouge, pin blanc, mélange pin rouge/pin blanc et d'épinette blanche. Des données multi-temporelles et à angle d'incidence variée ont été acquises par l'antenne RSO polarimétrique du Convair-580, d'Environnement Canada, dans des conditions de feuillaison (été) et de défeuillaison (hiver). En complémentarité aux polarisations linéaires conventionnelles HH, HV et VV, plusieurs discriminateurs polarimétriques, résultant de la synthèse de la matrice de diffusion mesurée, ont été analysés. Il est montré que l'intensité des polarisations traditionnelles HH, HV et VV n'apporte qu'un faible pouvoir discriminant des espèces forestières. Cependant, l'information polarimétrique rehausse fortement la discrimination des espèces forestières lors des conditions de feuillaison et de défeuillaison et permet la démonstration de l'effet significatif de l'angle d'illumination RSO sur le mécanisme de diffusion des forêts.