Evaluation of Landsat Thematic Mapper Data for Mapping Top Kill Caused by Jack Pine Budworm Defoliation

RÉSUMÉ

Le dépérissement de la cime des arbres est l'une des manifestations des dommages qu'entraîne la défoliation due à la tordeuse du pin gris (Choristoneura pinus pinus Freeman). Il importe de trouver des moyens pour en surveiller et en évaluer l'incidence sur la ressource forestière du pin gris (Pinus banksiana Lamb.). Cette étude visait à déterminer dans quelle mesure les données numériques du capteur thématique de LANDSAT (TM) prises à deux dates différentes peuvent servir à déceler et à cartographier la répartition spatiale du dépérissement des cimes. Des images-satellites ont été obtenues avant et après la défoliation dans une région boisée où pullulait la tordeuse du pin gris, puis un système a été développé pour classifier le dépérissement selon la gravité. Une carte montrant les divers niveaux de dépérissement a été produite à partir d'une photo-interprétation de photos aériennes infrarouge couleur à 1 : 5000. L'enregistrement de l'information image avec les données de la carte a permis d'obtenir une application télédétection — système d'information géographique pour établir une relation entre les valeurs spectrales du capteur thématique de LANDSAT et les polygones montrant la gravité du dépérissement des cimes. Dans les données TM, les différences spectrales attribuables au dépérissement des cimes étaient minimes, et la classification a surtout permis de cartographier l'étendue spatiale du pin gris, la discrimination entre les niveaux de gravité des dommages causés aux cimes des arbres étant faible. L'influence du facteur de réflexion spectrale de l'étage inférieur et de la végétation au sol explique partiellement ce résultat, étant donné que les peuplements de pin gris sont normalement assez ouverts. Une information image à plus grand pouvoir de résolution spatiale que celle du capteur thématique LANDSAT TM ou recueillie en période de changements spectraux maximaux, lorsque le feuillage est rouge, conviendrait mieux à la détection des dommages qu'entraîne la défoliation due à la tordeuse du pin gris.

SUMMARY

Dead tree tops, or top kill, is one manifestation of the damage that results from Jack Pine budworm (Choristoneura pinus pinus Freeman) defoliation. Methods are needed to monitor and evaluate its impact on the Jack Pine (Pinus banksiana Lamb.) timber resource. This study was designed to determine the extent to which two-date, LANDSAT Thematic Mapper (TM) digital data could be used to detect and map the spatial distribution of top kill. Satellite images before and after defoliation were acquired for a forested area where a Jack Pine budworm outbreak had been reported. A system to classify the severity of top kill was developed, and a map depicting these levels was produced from an interpretation of 1:5000 colour infrared aerial photographs. Registering the image data with the map information provided a remote sensing/Geographic Information System application to relate the spectral values from LANDSAT to mapped polygons representing top-kill severity. Spectral differences in the TM data that may be attributed to top kill were small, and classification mainly mapped the spatial extent of Jack Pine since discrimination among damage severity levels of top kill was poor. The influence of spectral reflectance from understorey and ground vegetation partially explains this result, since mature Jack Pine stands tend to be relatively open. Image data of a spatial resolution greater than that of the LANDSAT TM or timed to coincide with maximum spectral changes when the foliage is red should be more appropriate to detect damage caused by Jack Pine budworm defoliation.

Additional information

Notes on contributors

R.J. Hall

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R.J. Hall and W.J.A. Volney are with Natural Resources Canada, Canadian Forest Service, Northern Forestry Centre, 5320–122 Street, Edmonton, Alberta T6H 3S5.

P.H. Crown

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P.H. Crown and S.J. Titus are with the University of Alberta, Department of Renewable Resources, Edmonton, Alberta T6G 2H1.

S.J. Titus

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P.H. Crown and S.J. Titus are with the University of Alberta, Department of Renewable Resources, Edmonton, Alberta T6G 2H1.

W.J.A. Volney

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R.J. Hall and W.J.A. Volney are with Natural Resources Canada, Canadian Forest Service, Northern Forestry Centre, 5320–122 Street, Edmonton, Alberta T6H 3S5.