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Arctic Tundra Land Cover Classification on the Beaufort Coast using the Kennaugh Element Framework on Dual-Polarimetric TerraSAR-X Imagery

A´Campo, Willeke und Bartsch, Annett und Roth, Achim und Wendleder, Anna und Martin, Victoria und Durstewitz, Luca und Lodi, Rachele und Wagner, Julia und Hugelius, Gustaf (2021) Arctic Tundra Land Cover Classification on the Beaufort Coast using the Kennaugh Element Framework on Dual-Polarimetric TerraSAR-X Imagery. Remote Sensing, 13 (4780), Seiten 1-27. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs13234780. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
14MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2072-4292/13/23/4780

Kurzfassung

Arctic tundra landscapes are highly complex and are rapidly changing due to the warming climate. Datasets which document the spatial and temporal variability of the landscape are needed to monitor the rapid changes. Synthetic Aperture Radar (SAR) imagery is specifically suitable for monitoring the Arctic, as SAR, unlike optical remote sensing, can provide time series regardless of weather and illumination conditions. This study examines the seasonal backscatter mechanisms in Arctic tundra environments and their potential for land cover classification purposes using a time series of HH/HV TerraSAR-X imagery. A Random Forest classification was applied on multi-temporal backscatter intensity and Kennaugh matrix element data. The backscatter analysis revealed clear differences in the polarimetric response of water, soil and vegetation, while backscatter signal variations within different vegetation classes were more nuanced. The RF models show that the land cover classes can be distinguished with 92.4% accuracy using the Kennaugh element data, compared to 57.7% accuracy for backscatter intensity data. The accuracy was improved by adding texture measures to the predictor datasets, but the spatial resolution was reduced. TerraSAR-X acquisitions from the summer as well as from the autumn and winter seasons were important for the classification. The results of this study demonstrate that the Kennaugh elements derived from dual-polarized X-band imagery are a powerful tool for Arctic tundra land cover mapping.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/145930/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Arctic Tundra Land Cover Classification on the Beaufort Coast using the Kennaugh Element Framework on Dual-Polarimetric TerraSAR-X Imagery
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
A´Campo, WillekeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bartsch, Annettab (at) ipf.tuwien.ac.atNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roth, AchimAchim.Roth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wendleder, AnnaAnna.Wendleder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-1534-4732NICHT SPEZIFIZIERT
Martin, VictoriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Durstewitz, LucaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lodi, RacheleNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, JuliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hugelius, GustafNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:November 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/rs13234780
Seitenbereich:Seiten 1-27
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Synthetic Aperture Radar (SAR); polarimetry; Kennaugh Element Framework (KEF); TerraSAR-X (TSX); Arctic; tundra; Random Forest (RF)
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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: Wendleder, Anna
Hinterlegt am:24 Nov 2021 10:31
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:00

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