Evaluation of C-band polarization diversity and polarimetry for wetland mapping

Abstract

Wetlands provide important ecological benefits at both local and regional scales, thus wetland conservation and effective management are goals at many levels of government. Radar systems are a useful data source for providing information about wetlands and thus play a complementary role to optical data in wetland mapping and monitoring applications. This paper explores the use of polarization diversity and polarimetry for wetland classification and mapping using airborne CV-580 C-band synthetic aperture radar (SAR) data. The results show that dual polarization with an HH polarized component is superior to single polarization but does not contain as much information for wetland classification as full polarimetry. However, polarization ratios using HH are adequate for mapping water and flooded and nonflooded vegetation for a generalized land-cover map. The implications of this research are discussed with respect to wetland classification and land cover information needs for waterfowl-productivity estimates that Ducks Unlimited Canada uses for its wetland conservation programs. These results can help end-users in selecting the appropriate SAR imaging mode when evaluating trade-offs between resolution, swath width, and polarization diversity.

Les milieux humides sont une source de bénéfices écologiques importants à la fois à l’échelle locale et régionale et ainsi, la conservation et la gestion efficace des milieux humides constituent des objectifs à divers niveaux de gouvernement. Les systèmes radar représentent une source de données utiles pour obtenir de l'information sur les milieux humides et jouent ainsi un rôle complémentaire aux données optiques dans les applications de cartographie et de suivi des milieux humides. Dans cet article, on a étudié l'utilisation des diverses polarisations ainsi que de la polarimétrie pour la classification et la cartographie des milieux humides à l'aide des données aéroportées du radar à synthèse d'ouverture (RSO) en bande C du CV-580. Les résultats montrent que la polarisation double avec une composante de polarisation HH est supérieure à la polarisation simple bien que celle-ci ne contienne pas autant d'information pour la classification des milieux srapports de polarisation basés sur la polarisation HH étaient adéquats pour la cartographie de l'eau ainsi que de la végétation inondée et non-inondée pour les besoins d'une carte générale du couvert. On discute des implications de cette recherche par rapport à la classification des milieux humides et aux besoins d'information sur le couvert pour les estimations de productivité de la sauvagine utilisées par Canards Illimités Canada dans leurs programmes de conservation des milieux humides. Ces résultats peuvent aider les utilisateurs dans la sélection des modes images RSO appropriés pour évaluer les compromis à faire entre la résolution, la largeur du faisceau et les diverses polarisations.

[Traduit par la Rédaction]

Acknowledgements

This work was supported by the Earth Observation and Applications Development Program (EOADP) program CSA Contract No. 28/7005046. Brian Brisco was supported by the Remote Sensing Science program in CCRS/Earth Sciences Sector (ESS). DUC made significant contributions to the field program. We thank Jack Gibson of CCRS and two anonymous reviewers for their helpful reviews of the manuscript.