Assessing RADARSAT-2 for Mapping Shoreline Cleanup and Assessment Technique (SCAT) Classes in the Canadian Arctic

Abstract

Continued development of natural resources and a greater human presence in the Arctic places biologically and culturally sensitive shorelines at greater risk of environmental emergencies. Maps of vegetation, substrate, and water classes are needed in order to develop emergency response contingency plans. This study was completed as part of Environment Canada's Emergency Spatial Pre-SCAT for Arctic Coastal Ecosystems (e-SPACE) project, and focused on assessing the potential for improved mapping efficiency through semiautomated classification of the thematic classes defined for these purposes by Environment Canada–Environmental Emergencies Branch, using RADARSAT-2 and SPOT-4 alone and in combination. Repeatability and optimal RADARSAT-2 acquisition parameters were evaluated through comparison of multiple incidence angle images acquired over Tuktoyaktuk Harbour and West Point on Richards Island, Northwest Territories, Canada. Shallow incidence angles (45.3°–49.5°) were preferred over medium (39.3°–41.6°) and steep incidence angles (20.9°–24.2°), and when used alone as inputs, a number of land cover types could be discriminated, including sand, mixed sediment, herbs, shrubs, and wetlands. When used in combination with SPOT-4 data, an overall accuracy of 86.1% and 76.2% was achieved for Tuktoyaktuk Harbour and West Point, respectively, on Richards Island.

Résumé

La poursuite du développement des ressources naturelles et une plus grande présence humaine dans l'Arctique augmentent les risques d'urgences environnementales sur les rivages biologiquement et culturellement sensibles. Des cartes de catégories de végétation, de substrat et d'eau sont nécessaires pour développer des plans d'intervention d'urgence. Cette étude a été réalisée dans le cadre du projet e-SPACE (« Emergency Spatial Pre-SCAT for Arctic Coastal Ecosystems ») d'Environnement Canada, et a porté sur l'évaluation du potentiel d'amélioration de l'efficacité de la cartographie grâce à une classification semi-automatique des classes thématiques définies par Environnement Canada - Direction des urgences environnementales, en utilisant RADARSAT-2 et SPOT-4 seuls ou en combinaison. La répétabilité et les paramètres optimaux d’acquisition de RADARSAT-2 ont été évalués par la comparaison de plusieurs images acquises à différents angles d'incidence sur le port de Tuktoyaktuk et West Point, sur l'île Richards, Territoires du Nord-Ouest, au Canada. Des angles d'incidence abruptes (45.3°–49.5°) ont été préférés aux angles moyens (39.3°–41.6°) et à ceux plus rasants (20.9°–24.2°). Lorsqu'ils sont utilisés seuls comme entrées, plusieurs types d'occupation du sol pouvaient être discriminés, y compris : le sable, les sédiments mixtes, les herbes, les arbustes et les zones humides. Lorsqu'ils sont utilisés en combinaison avec les données SPOT-4 des précisions globales de 86.1 % et de 76.2 % ont été atteintes pour le port de Tuktoyaktuk et West Point, sur l'île Richards, respectivement.