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Using Sentinel-1 and Sentinel-2 Time Series for Slangbos Mapping in the Free State Province, South Africa

Urban, Marcel und Schellenberg, Konstantin und Morgenthal, Theunis und Dubois, Clémence und Hirner, Andreas und Gessner, Ursula und Mogonong, Buster und Zhang, Zhenyu und Baade, Jussi und Collett, Anneliza und Schmullius, Christiane (2021) Using Sentinel-1 and Sentinel-2 Time Series for Slangbos Mapping in the Free State Province, South Africa. Remote Sensing, 13 (3342), Seiten 1-20. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs13173342. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Kurzfassung

Increasing woody cover and overgrazing in semi-arid ecosystems are known to be the major factors driving land degradation. This study focuses on mapping the distribution of the slangbos shrub (Seriphium plumosum) in a test region in the Free State Province of South Africa. The goal of this study is to monitor the slangbos encroachment on cultivated land by synergistically combining Synthetic Aperture Radar (SAR) (Sentinel-1) and optical (Sentinel-2) Earth observation information. Both optical and radar satellite data are sensitive to different vegetation properties and surface scattering or reflection mechanisms caused by the specific sensor characteristics. We used a supervised random forest classification to predict slangbos encroachment for each individual crop year between 2015 and 2020. Training data were derived based on expert knowledge and in situ information from the Department of Agriculture, Land Reform and Rural Development (DALRRD). We found that the Sentinel-1 VH (cross-polarization) and Sentinel-2 SAVI (Soil Adjusted Vegetation Index) time series information have the highest importance for the random forest classifier among all input parameters. The modelling results confirm the in situ observations that pastures are most affected by slangbos encroachment. The estimation of the model accuracy was accomplished via spatial cross-validation (SpCV) and resulted in a classification precision of around 80% for the slangbos class within each time step.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143922/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Using Sentinel-1 and Sentinel-2 Time Series for Slangbos Mapping in the Free State Province, South Africa
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Urban, Marcelmarcel.urban (at) uni-jena.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schellenberg, Konstantinkonstantin.schellenberg (at) uni-jena.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morgenthal, TheunisTheunisM (at) Dalrrd.gov.zaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dubois, Clémenceclemence.dubois (at) uni-jena.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hirner, AndreasAndreas.Hirner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-5473-9424NICHT SPEZIFIZIERT
Gessner, Ursulaursula.gessner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mogonong, Busterbuster (at) saeon.ac.zaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, Zhenyuzhenyu.zhang (at) kit.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baade, JussiFriedrich-Schiller-Universität JenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Collett, AnnelizaAnnelizaC (at) Dalrrd.gov.zaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmullius, ChristianeC.Schmullius (at) uni-jena.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 August 2021
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.3390/rs13173342
Seitenbereich:Seiten 1-20
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Special Issue Land Degradation Assessment with Earth Observation
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:shrub encroachment; slangbos; land degradation; Earth observation; time series; Sentinel-1; Sentinel-2; Synthetic Aperture Radar (SAR); Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI); machine learning
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Dynamik der Landoberfläche
Hinterlegt von: Hirner, Andreas
Hinterlegt am:21 Sep 2021 12:49
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:00

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