Multitemporal land cover mapping for Canada: methodology and products

Abstract

A mapping methodology is presented for generating a land cover time series from coarse spatial resolution earth observation data. Historically, this has been a difficult task because of inconsistencies that can arise between maps due to inherent noise present in satellite observations. The new methodology reduces the inconsistency by incorporating several information sources unique to the presented approach of updating an existing land cover map backward and forward in time. It consists of change detection and a local evidence classification decision rule that incorporates the local spectral similarity for each class, local land cover proportions, and expected class changes based on the previous class and change direction. The methodology has been implemented to produce land cover maps of Canada for 1985, 1990, 1995, and 2000 from data acquired by the series of National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) – advanced high-resolution radiometer (AVHRR) sensors. Accuracy assessment based on medium-resolution (30 m) reference data shows that land cover data produced with this new approach have an overall accuracy similar to that of other 1 km resolution land cover maps of Canada, but this product maintains high consistency between years, with a thematic resolution of 12 classes. An analysis of spatial and temporal patterns of land cover disturbances demonstrates the potential application of the multitemporal land cover time series.

On présente une méthodologie de cartographie pour la génération d'une série chronologique du couvert à partir de données d'observation de la Terre à résolution spatiale grossière. Traditionnellement, ceci a toujours constitué une tâche difficile à cause des incohérences qui peuvent se manifester entre les cartes dues au bruit inhérent présent dans les observations satellitaires. La nouvelle méthodologie réduit cette incohérence en incorporant plusieurs sources d'information uniques à l'approche présentée de mise à jour d'une carte existante du couvert antérieurement et postérieurement dans le temps. Celle-ci repose sur la détection du changement et une classification basée sur l'évidence locale utilisant une règle de décision qui incorpore la similarité spectrale locale pour chaque classe, les proportions locales du couvert et les changements de classe anticipés basés sur la classe précédente et la direction du changement. La méthodologie a été implantée pour produire des cartes du couvert du Canada pour 1985, 1990, 1995 et 2000, à partir des données acquises par la série de capteurs AVHRR de NOAA. L'évaluation de la précision basée sur des données de référence à résolution moyenne (30 m) montre que les données du couvert produites à l'aide de cette nouvelle approche ont une précision globale similaire à celle des autres cartes du couvert du Canada à une résolution de 1 km, mais ce produit conserve une cohérence élevée au cours des années avec une résolution thématique de 12 classes. Une analyse des patrons spatiaux et temporels des perturbations du couvert démontre le potentiel d'application des séries chronologiques multi-temporelles du couvert.[Traduit par la Rédaction]