Remote Sensing of Vegetation Dynamics in West Africa: Improved Satellite Time Series for Agricultural Analyses

Abstract

Der Lebensunterhalt von Millionen von Menschen in Westafrika ist von der landwirtschaftlichen Produktion und somit von der Dynamik der Vegetation abhängig. Die hohe jährliche Variabilität der Wachstumsperiode hat beträchtlichen Einfluss auf die landwirtschaftliche Produktion. Spät einsetzende Niederschläge und Dürren resultieren nicht selten in ernsthaften Hungersnöten. Auf der anderen Seite hat die schnell wachsende Bevölkerung durch sich ausbreitende Städte und niedrige landwirtschaftliche Produktivität einen hohen Flächenbedarf. Die Entwicklung der landwirtschaftlichen Fläche zu kartieren und zu verfolgen ist von besonderem Interesse um Auswirkungen auf Mensch und Natur abschätzen zu können. Bisher verfügbare Informationen über Anbauflächen sind entweder auf eine kleine räumliche Ausdehnung begrenzt (hochauflösende Satellitenbild-Klassifikationen), von unsicherer Qualität und räumlich nicht explizit (nationale Statistiken) oder können die kleinräumige Landwirtschaft Westafrikas nicht erfassen (globale Landnutzungsklassifikationen). Die Ableitung der Anbaufläche aus räumlich höher-aufgelösten Daten wie etwa Landsat-Daten (30m) gestaltet sich schwierig, da der Zeitpunkt der Aufnahme von großer Bedeutung ist um etwa zwischen Landwirtschaft und Grasland unterscheiden zu können. Auf der anderen Seite haben zeitlich hoch-aufgelöste Daten wie die des MODIS-Sensors eine geringere räumliche Auflösung (250m), mit welcher man Felder von durchschnittlicher Größe (<1 ha) nicht mehr erfassen kann. Um die Vorteile beider Sensoren nutzen zu können, haben wir eine Datenfusion von MODIS und Landsat durchgeführt. Zu diesem Zweck wurde der Fusionierungsalgorithmus ESTARFM modifiziert und automatisiert um diesen für die gesamte Fläche Burkina Fasos anwenden zu können. Hiermit sollen Zeitreihen in 8-Tagesschritten in Landsat-Auflösung für die Jahre 2001, 2007 und 2014 generiert werden. Aus diesen Zeitreihen werden im Folgenden phänologische Indizes wie der Start der Wachstumsperiode abgeleitet und mittels geeigneter Klassifizierungsverfahren zur Abgrenzung der landwirtschaftlichen Fläche verwendet. Die daraus resultierenden Karten sollen die Entwicklung der Anbaufläche in Burkina Faso über einen Zeitraum von 14 Jahren aufzeigen.