Using multi-beam RADARSAT-1 imagery to augment mapping surficial geology in northwest Alberta, Canada

Abstract

AbstractThis paper evaluates the applicability of multi-beam RADARSAT-1 satellite imagery for mapping surficial sediments in northwest Alberta, Canada, using simple arithmetic algorithms. The goal is to make the RADARSAT-1 imagery acquired by the Alberta Geological Survey (AGS) usable to common users who have no access to complex image classification software and (or) expertise. Unlike the Canadian Shield, northern Alberta is mantled with much thicker glacial deposits that are covered by the Northern Boreal Forest. This limits the use of conventional image classification techniques, as there is not a one-to-one relationship between vegetation and the underlying surficial sediments. The RADARSAT-1 data utilized consists of RADARSAT-1 imagery acquired using Standard Beam 1 and 7 in both ascending and descending passes. Moisture and surface roughness information can be extracted by applying algorithms that calculate the differences between images acquired from different incidence angles and look directions (ascending versus descending looks). The image created using different incidence angles highlights flat surfaces, including wetlands, agricultural areas, and forest fire scars. The image generated using opposing look directions enhances geomorphologic features, including ice flow features, meltwater channels, till hummocks, and sand dune ridges. In addition, the enhanced RADARSAT-1 imagery (includes integration of topographic information provided by a digital elevation model (DEM)) provides an additional level of confidence to the air photo interpretation conducted in regions with little or no ground access and also provides a regional perspective on large-scale subtle surface morphological elements (e.g., ice flow patterns) that might be overlooked in individual aerial photographs.Nous évaluons dans cet article l'applicabilité des images satellitaires multifaisceaux de RADARSAT-1 pour la cartographie des sédiments superficiels dans le nord-ouest de l'Alberta, au Canada, à l'aide d'algorithmes mathématiques simples. L'objectif est de rendre utilisables les images de RADARSAT-1 acquises par l'AGS (« Alberta Geological Survey ») aux utilisateurs typiques qui n'ont pas accès à des logiciels complexes de classification d'images et/ou à l'expertise. Contrairement au bouclier canadien, le nord de l'Alberta est surmonté de dépôts glaciaires beaucoup plus épais qui sont recouverts par la forêt boréale nordique. Ceci restreint l'utilisation des techniques de classification d'images conventionnelles étant donné qu'il n'existe pas de relation directe entre la végétation et les sédiments superficiels sous-jacents. Les données de RADARSAT-1 utilisées consistent en des images acquises en mode faisceau standard 1 et 7 à partir d'orbites ascendantes et descendantes. L'information sur l'humidité et la rugosité de surface peut être extraite en appliquant des algorithmes qui calculent les différences entre les images acquises à partir de différents angles d'incidence et de différentes directions de visée (directions ascendantes versus descendantes). L'image créée en utilisant différents angles d'incidence met en relief les surfaces planes incluant les milieux humides, les zones agricoles et les cicatrices d'incendies de forêt. L'image générée à partir de directions de visée opposées rehausse les caractéristiques géomorphologiques, incluant les caractéristiques de l'écoulement glaciaire, les chenaux d'eau de fonte, les thufurs de till et les cordons dunaires. De plus, les images rehaussées de RADARSAT-1 (comprenant l'intégration de l'information topographique dérivée du MNA) fournissent un niveau additionnel de confiance pour l'interprétation par photographie aérienne menée dans les régions avec peu ou pas d'accès sur le terrain tout en fournissant également une perspective régionale des éléments morphologiques subtils de surface à grande échelle (p. ex. les patrons d'écoulement glaciaire) qui pourraient passer inaperçus sur les photographies aériennes individuelles.[Traduit par la Rédaction]