Burnt area mapping in insular Southeast Asia using medium resolution satellite imagery

Burnt area mapping in humid tropical insular Southeast Asia using medium resolution (250-500m) satellite imagery is characterized by persisting cloud cover, wide range of land cover types, vast amount of wetland areas and highly varying fire regimes. The objective of this study was to deepen understanding of three major aspects affecting the implementation and limits of medium resolution burnt area mapping in insular Southeast Asia: 1) fire-induced spectral changes, 2) most suitable multitemporal compositing methods and 3) burn scars patterns and size distribution. The results revealed a high variation in fire-induced spectral changes depending on the pre-fire greenness of burnt area. It was concluded that this variation needs to be taken into account in change detection based burnt area mapping algorithms in order to maximize the potential of medium resolution satellite data. Minimum near infrared (MODIS band 2, 0.86μm) compositing method was found to be the most suitable for burnt area mapping purposes using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data. In general, medium resolution burnt area mapping was found to be usable in the wetlands of insular Southeast Asia, whereas in other areas the usability was seriously jeopardized by the small size of burn scars. The suitability of medium resolution data for burnt area mapping in wetlands is important since recently Southeast Asian wetlands have become a major point of interest in many fields of science due to yearly occurring wild fires that not only degrade these unique ecosystems but also create regional haze problem and release globally significant amounts of carbon into the atmosphere due to burning peat. Finally, super-resolution MODIS images were tested but the test failed to improve the detection of small scars. Therefore, super-resolution technique was not considered to be applicable to regional level burnt area mapping in insular Southeast Asia.

Laaja valikoima erilaisia maankäyttöluokkia, pilvisyys ja kosteikkoalueiden suuri määrä luovat erityispiirteet paloalueiden kartoitukselle Kaakkois-Aasian saariston kostean troppisissa olosuhteissa keskiresoluutioisilla (250m-500m) satelliittikuva-aineistoilla. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli syventää ymmärrystä keskiresoluutioisen paloaluekartoituksen toteutukseen ja rajoituksiin Kaakkois-Aasian saaristossa vaikuttavista tekijöistä. Tutkimuksen tulokset paljastivat suurta vaihtelua tulipalojen aiheuttamissa heijastussäteilyn muutoksissa riippuen palaneen alueen vehreydestä ennen tulipaloa. Johtopäätöksenä todettiin että keskiresoluutioisten satelliittikuvien koko potentiaalin hyödyntämiseksi paloalueiden kartoituksessa tämä vaihtelu tulisi ottaa huomioon paloalueiden havainnointialgoritmeissa jotka perustuvat heijastussäteilyn muutosten seurantaan. Tähän ajatukseen perustuvaa paloalueiden kartoitusta myös kokeiltiin aineistoilla jotka oli tutkimuksissa todettu parhaiten tarkoitukseen sopiviksi. Paloalueiden muoto- ja kokojakauman analyysiin sekä käytännön testeihin perustuen keskiresoluutioinen paloalueiden kartoitus todettiin käyttökelpoiseksi Kaakkois-Aasian saariston kosteikkoalueilla. Muilla alueilla sen sijaan paloalueiden pieni koko uhkasi vakavasti sen käyttökelpoisuutta. Keskiresoluutioisten satelliittikuva-aineistojen käyttökelpoisuus paloalueiden kartoitukseen kosteikkoalueilla on kuitenkin merkittävää sillä viime aikoina Kaakkois-Aasian kosteikkoalueet ovat monilla tieteenaloilla nousseet kiinnostuksen kohteeksi vuosittain esiintyvien tulipalojen takia. Vuosittaiset tulipalot eivät ainoastaan heikennä näitä ainutlaatuisia ekosysteemejä vaan lähinnä palavan turpeen johdosta myös aiheuttavat pahoja alueellisia savusumuongelmia ja vapauttavat maailmanlaajuisesti merkittäviä määriä hiilidioksidia ilmakehään. Tämän tutkimuksen tulokset osaltaan luovat pohjaa yhä tarkempien alueellisten paloalueiden kartoitusmenetelmien kehittämiselle. Näillä menetelmillä kerättävä tieto paloalueiden laajuudesta ja sijainneista antaa muiden alojen tutkijoille yhä paremmat mahdollisuudet arvioida Kaakkois-Aasian saariston kosteikkoalueiden tulipalojen paikallisia, alueellisia ja maailmanlaajuisia vaikutuksia.