Earth Observation Based Land Cover for Regional Aquifer Characterization

Abstract

Managing groundwater resources requires quantification of several complex atmosphere/surface properties affecting recharge, including precipitation, temperature, soils, land cover and land cover change. In this review we elaborate on some of the remote sensing techniques commonly applied for generating information about changes in land cover, over large geographical areas, which are often required for hydrogeological studies. Two case studies are presented: the Chateauguay River Basin (Quebec) and Casselman Township (Ontario). Both examples represent agriculture dominated landscapes that require a unique mapping approach to minimize confusion between agriculture and forest classes. The first example demonstrates a procedure for mapping land cover aerial extent and change using remote sensing data acquired off the peak of the growing season where agricultural fields can be most effectively discriminated from forests. In the second example three classification methods are compared for mapping specific crop types. Results did not show substantially greater performance for any one of the three methods. Differences in processing and theoretical advantages are considered the main criteria for selection. The analyzes undertaken highlight the need to minimize phenology effects between image dates, by selecting images before leaf out or after leaf senesce for effective change detection and using several dates of imagery over the growing season to effectively map crop types.

La gestion de la ressource eau souterraine nécessite la quantification de plusieurs paramètres complexes de l’atmosphère et de la surface qui influencent la recharge, dont la précipitation, la température, les sols, la couverture territoriale ainsi que de sa variabilité. Dans cette étude nous examinons certaines des techniques de télédétection couramment utilisées pour générer l’information utilisée pour les études hydrogéologiques concernant les changements de couverture territoriale sur de grandes superficies. Deux cas sont présentés: le bassin de la rivière Châteauguay (Québec) et le Canton de Casselman (Ontario). Les deux exemples portent sur un territoire à dominance agricole qui nécessitent une approche cartographique particulière afin de minimiser toute confusion entre les classes forestière et agricole. Le premier exemple illustre une procédure de cartographie spatiale de la couverture territoriale et de sa variation avec des données de télédétection acquises au climax de la saison de croissance quand il est le plus facile de distinguer les champs en culture des forêts. Dans le second exemple on compare trois méthodes de classification pour la cartographie de récoltes spécifiques. Les résultats ne montrent pas qu’une des trois méthodes soit substantiellement plus performante. On considère que les différences d’analyse et les avantages théoriques sont les principaux critères de sélection. Les analyses effectuées mettent en valeur le besoin de minimiser les effets phénologiques entre les dates des images ainsi que la nécessité d’avoir plusieurs images à dates différentes durant la période de croissance afin de correctement cartographier les différentes récoltes.