Detection of Permafrost Features Using SPOT Panchromatic Imagery, Fosheim Peninsula, Ellesmere Island, N.W.T.

RÉSUMÉ

L'objectif de cette étude est de déterminer le potentiel de l'utilisation des images panchromatiques SPOT à 10 m de résolution pour détecter et identifier les caractéristiques indicatrices de pergélisol pour 16 sites sur l'Île Ellesmere. Une image satellite SPOT acquise au cours de l'été 1990 a été rehaussée numériquement par étalement de contraste et comparée aux données de terrain et à des photographies aériennes pour des localités du nord et du centre de la Péninsule Fosheim. La recherche montre que l'on peut utiliser les images SPOT dans cette région pour détecter: (1) de grands polygones délimités par des coins de glace avec centre bombé bien développés et surélevés (d'un diamètre de 30–60 m) et de grands polygones avec centre en dépression parsemés d'étangs peu profonds; (2) des thermokarts d'origine anthropogénique 40 ans après la perturbation originale de terrain; (3) des décrochements récents du mollisol de>500 m de long; et (4) des secteurs actifs de décollement par paquet dont on connaissait la présence antérieurement. L'application d'algorithmes de détection de contour à l'image SPOT a permis de délimiter des sols polygonaux sur certains sites. Toutefois, l'analyse d'image a été limitée par la dimension des pixels en fonction de la dimension de ces caractéristiques et, dans un test à l'aveuglette sur des polygones de 10–15 m, on constate une sous-estimation significative des sols polygonaux.

SUMMARY

The potential use of SPOT 10-m panchromatic imagery to detect and identify features indicative of permafrost was investigated for 16 sites on Ellesmere Island. A SPOT satellite image from summer 1990 was digitally enhanced by histogram stretching and compared to field observations and aerial photographs for localities in the northern and central regions of the Fosheim Peninsula. The investigation showed that in this area SPOT imagery can be used to detect: (1) large, well-developed, high-centred ice-wedge polygons (diameters of 30–60 m) and large, low-centred polygons containing shallow ponds; (2) anthropogenically-induced thermokarst 40 years after the original terrain disturbance; (3) recent active-layer detachment slides >500 m long; and (4) active retrogressive thaw slumps where they were previously known to be present. Edge filter algorithms applied to the SPOT image assisted in the delineation of polygonized terrain at some sites. However, image analysis was constrained by the size of the pixel relative to the feature, and in a blind test on polygons typically 10–15 m diameter, there was significant underestimation of polygonized terrain.

Additional information

Notes on contributors

A.G. Lewkowicz

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Antoni G. Lewkowicz is with the Centre for Research on Cold Environments, Department of Geography, University of Ottawa, Ottawa, Ontario, Canada K1N 6N5, E-mail: [email protected]

C.R. Duguay

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Claude R. Duguay is with the Centre d'études nordiques et Département de géographie, Université Laval, Sainte-Foy (Québec), Canada, G1K 7P4, E-mail: [email protected]