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Impact of sun-surface-sensor geometry upon multitemporal high spatial resolution satellite imagery

2008; Taylor & Francis; Volume: 34; Issue: 5 Linguagem: Francês

10.5589/m08-062

1712-798X

Michael A. Wulder, Stephanie M. Ortlepp, Joanne C. White, Nicholas C. Coops,

Satellite Image Processing and Photogrammetry

AbstractAgile high spatial resolution satellites, such as QuickBird, are capable of varying their in-track and cross-track view angles, thereby reducing the time required for the satellite to revisit the same location. However, variation in these view angles can impact the structural representation of image objects, with implications for multitemporal analyses of high spatial resolution imagery. To demonstrate this, we used four QuickBird images collected annually between 2003 and 2006 over a managed forest location near Merritt, British Columbia, Canada. Selected linear features (i.e., roads) were used to assess the geometric fidelity of the images, while forest structure, characterized with image segments and local maxima stem counts, was used to assess the impact of variability in viewing geometry. Using the 2003 QuickBird panchromatic image as a base, over 80% of the selected linear features in the 2004, 2005, and 2006 images were within less than 1 m of the 2003 control, and more than 96% were within 2m. Using pairwise t tests of the stem counts per segment (image-derived spatial units analogous to small groups of trees) for each year of imagery, we identified a significant difference between the stem count generated from the 2005 imagery and stem counts generated from each of the other images. The 2005 image had a markedly different in-track view angle and satellite azimuth relative to the other images considered, and therefore, although our time series of QuickBird imagery had demonstrated geometric fidelity, the forest structural information extracted from our time series was not consistent. We conclude that careful attention should be paid to these image acquisition parameters when selecting high spatial resolution images for multitemporal analyses in forested environments.Les satellites agiles à haute résolution, comme QuickBird, ont la capacité de varier leur angle de visée dans le sens longitudinal et transversal de la trace, réduisant ainsi le temps requis pour que le satellite puisse imager à nouveau le même site. Cependant, la variation de ces angles de visée peut influencer la représentation structurale des objets dans les images, avec des implications au niveau des analyses multitemporelles d'images à haute résolution spatiale. Pour démontrer ce phénomène, nous utilisons quatre images de QuickBird acquises annuellement, entre 2003 et 2006, au-dessus d'une forêt aménagée près de Merritt, en Colombie-britannique, au Canada. Des caractéristiques linéaires sélectionnées (c.-à-d. des routes) sont utilisées pour évaluer la fidélité géométrique des images, alors que la structure forestière, caractérisée avec des segments d'images et des maximums locaux du nombre de tiges, est utilisée pour évaluer l'impact de la variabilité dans la géométrie de visée. À l'aide de l'image panchromatique de QuickBird de 2003 comme base, plus de 80 % des caractéristiques sélectionnées dans les images de 2004, 2005 et 2006 se situaient à l'intérieur de moins de 1 m du contrôle de 2003, et plus de 96 % se trouvaient à l'intérieur de 2 m. À l'aide de tests t par paires du nombre de tiges par segment (unités spatiales dérivées des images analogues à des petits groupes d'arbres) pour chaque année des images, nous avons identifié une différence significative entre le nombre de tiges généré à partir des images de 2005 et les nombres de tiges générés à partir de chacune des autres images. L'image de 2005 avait un angle de visée longitudinal ainsi qu'un azimut très différents par rapport aux autres images considérées, et ainsi, quoique notre série chronologique d'images de QuickBird montrait une bonne fidélité géométrique, l'information structurale sur la forêt extraite de notre série chronologique n'était pas cohérente. Nous concluons qu'une attention particulière devrait être portée vers ces paramètres d'acquisition d'images lorsque vient le temps de sélectionner des images à haute résolution spatiale pour les analyses multitemporelles dans les environnements forestiers.[Traduit par la Rédaction]