Mapping snow avalanche chutes in the Canadian Rockies using Landsat TM and DEM data

Abstract

Snow avalanches are a common occurrence within the Canadian Rockies. Such features result in a distinctive biogeographic response that can be associated with characteristic land cover patterns. These patterns are most visible when avalanches penetrate through mature forest stands, leaving a narrow track of open ground aligned parallel to the fall line. The recurrence of avalanches in the same location perpetuates the disruption of the forest canopy, leaving more avalanche-resistant shrubs and herbs to colonize these areas. To date, no reliable method to map snow avalanche features using satellite sensor data has been reported. The use of image segmentation and digital elevation model (DEM) derivatives provides a solution to this shortcoming. Landsat Thematic Mapper (TM) and Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) data covering areas in the Canadian Rockies are used in conjunction with specific geomorphometry and image segmentation to isolate image objects that conform to the geomorphic and spectral characteristics consistent with avalanche tracks. Accuracy assessment using a database derived from manual inspection of stereo aerial photographs indicates approximately 80% accuracy for both errors of omission and errors of commission.

Les avalanches de neige sont un phénomène courrant dans les montagnes Rocheuses canadiennes. De telles manifestations entraînent une réponse biogéographique particulière qui peut être associée à des patrons caractéristiques du couvert. Ces patrons sont plus visibles lorsque les avalanches pénètrent dans des peuplements de forêt mature laissant un couloir étroit de terrain ouvert aligné parallèlement à la ligne de pente. La récurrence d'avalanches dans un même endroit perpétue la rupture dans le couvert forestier laissant place à plus d'arbustes et d'herbes résistants aux avalanches pour coloniser ces zones. Jusqu'à maintenant, aucune méthode fiable de cartographie des avalanches de neige utilisant des données de capteurs satellitaires n'a été rapportée dans la littérature. L'utilisation de la segmentation d'image et des dérivées de MNE apporte une solution à cette lacune. Des données TM et ETM+ de Landsat couvrant la région des Rocheuses canadiennes sont utilisées conjointement avec des techniques spécifiques de géomorphométrie et de segmentation d'image pour isoler les objets dans les images qui se conforment aux caractéristiques géomorphologiques et spectrales associées aux couloirs d'avalanche. Une évaluation de la précision utilisant une base de données dérivée de l'inspection manuelle de photographies aériennes stéréoscopiques indique une précision d'environ 80 % pour les erreurs d'omission ainsi que les erreurs de commission.[Traduit par la Rédaction]