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Mapping Retrogressive Thaw Slumps Using Single-Pass TanDEM-X Observations

Bernhard, Philipp und Zwieback, Simon und Leinss, Silvan und Hajnsek, Irena (2020) Mapping Retrogressive Thaw Slumps Using Single-Pass TanDEM-X Observations. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 13, Seiten 3263-3280. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/JSTARS.2020.3000648. ISSN 1939-1404.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9110800

Kurzfassung

Vast areas of the Arctic host ice-rich permafrost, which is becoming increasingly vulnerable to terrain-altering thermokarst in a warming climate. Among the most rapid and dramatic changes are retrogressive thaw slumps. These slumps evolve by a retreat of the slump headwall during the summer months, making them detectable by comparing digital elevation models over time using the volumetric change as an indicator. Here, we present and assess a method to detect and monitor thaw slumps using time series of elevation models applied on two contrasting study areas in Northern Canada. Our two-step method is tailored to single-pass InSAR observations from the TanDEM-X satellite pair, which have been acquired since 2011. For each acquisition, we derive a digital elevation model and uncertainty estimates. In the first step, we difference digital elevation models and detect the significant elevation changes using a blob-detection algorithm. In the second step, we classify the detections into those due to thaw slumps and other causes using a simple thresholding method (accuracy: 78%), a random forest classifier (87%), and a support vector machine (86%). When our method is applied to other areas, the classifiers should be trained with data from part of the study area or with data obtained from similar areas in terms of topography, vegetation, and thaw slump characteristics to achieve the best performance. The obtained locations of thaw slumps can be used as a starting point to extract important slump properties, such as the headwall height and the volumetric change, which are currently not available on regional scales.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/139401/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Mapping Retrogressive Thaw Slumps Using Single-Pass TanDEM-X Observations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bernhard, PhilippETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zwieback, SimonETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leinss, SilvanETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hajnsek, IrenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 Juni 2020
Erschienen in:IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.1109/JSTARS.2020.3000648
Seitenbereich:Seiten 3263-3280
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
Name der Reihe:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
ISSN:1939-1404
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Satellites, Vegetation mapping, Digital elevation models, Ice, Remote sensing, Synthetic aperture radar
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Sicherheitsrelevante Erdbeobachtung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme > Radarkonzepte
Hinterlegt von: Radzuweit, Sibylle
Hinterlegt am:14 Dez 2020 10:03
Letzte Änderung:29 Feb 2024 19:34

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