A new method for minimizing topographic effects on RADARSAT-1 images: an application in mapping human settlements in the mountainous Three Gorges Area, China

Abstract

In this paper, a new method is proposed for minimizing topographic effects on RADARSAT-1 synthetic aperture radar (SAR) images in a mountainous region. Vegetation classes in terrain-affected areas (layover and foreshortening) and the human settlement class in non-affected areas on SAR images often appear with almost the same brightness and cannot be separated. As such, SAR application to land use/land cover mapping in mountainous areas is hindered. The suggested procedures include terrain effect simulation, normalization, and slope correction for SAR images. The possibility of using RADARSAT-1 images to detect human settlements in the mountainous Three Gorges Area, China, is investigated. The performance of various radiometric correction methods are compared and evaluated. In this case study, the separability between vegetation in terrain-affected areas and human settlements was successfully improved using the proposed method. Among all the images corrected using different methods, the one corrected by the proposed method for topographic correction produced the best result for mapping human settlements and other land use and land cover classes. The producer accuracy of human settlement mapping from the SAR image increased from 16.1% before correction to 46.4% after correction, the user accuracy increased from 20.9% to 39.4%, and kappa increased from 0.13 to 0.33.

Dans cet article, nous proposons une nouvelle méthode pour la minimisation des effets topographiques sur les images à synthèse d'ouverture (RSO) de RADARSAT-1 dans une région montagneuse. Les classes de végétation dans les zones de relief prononcé (déversement radar et effet de rapprochement) et la classe d'établissement humain dans les zones de faible relief apparaissent souvent sur les images RSO comme ayant presque la même brillance et ne peuvent être différenciées. Comme tel, l'application des images RSO à la cartographie de l'utilisation du sol et du couvert dans les zones montagneuses est restreinte. Les procédures proposées dans le cas des images RSO incluent la simulation des effets du terrain, la normalisation et la correction pour la pente. Nous examinons la possibilité d'utiliser les images RADARSAT-1 pour détecter les établissements humains dans la région montagneuse des Trois Gorges, en Chine. Les performances des diverses méthodes de correction radiométrique sont comparées et évaluées. Dans le cas de cette étude, la séparabilité entre la végétation dans les zones de relief prononcé et les établissements humains a été améliorée avec succès en utilisant la méthode proposée. Parmi toutes les images corrigées en utilisant différentes méthodes, l'image corrigée au moyen de la méthode proposée pour la correction topographique a produit le meilleur résultat dans le cas de la cartographie des établissements humains et des autres classes d'utilisation du sol et du couvert. La précision du producteur pour la cartographie des peuplements humains à partir de l'image RSO a augmenté de 16,1 % avant correction à 46,4 % après correction, alors que la précision de l'utilisateur est passée de 20,9 % à 39,4 % et le coefficient kappa a augmenté de 0,13 à 0,33.[Traduit par la Rédaction]