Monitoring macrophytes cover and taxa in Utah Lake by using 2009-2011 Landsat digital imagery

S. Rivera (samuel.rivera@aggiemail.usu.edu)

K. Landom and T. Crowl

ABSTRACT

Macrophytes serve a valuable function in lake ecosystems; they stabilize sediments and associated nutrients, and they provide important habitat for fish and wildlife. As such, the coverage and taxa composition of macrophytes have been selected as priority parameters for monitoring the Utah Lake ecosystem. The goal of this project was to develop a macrophyte monitoring procedure for Utah Lake’ tributary watershed using Landsat imagery to map macrophyte vegetation distribution around the lake. We first used a combination of GPS points collected in the field and points extracted from a high resolution image to train a macrophyte distribution model. Some 500 GPS points were divided into four categories: 1. Open water, 2. Phragmites australis, 3. Typha latifolia (Bullrush) and 4. Terrestrial vegetation. We then established the spectral signatures and statistically isolated the four categories. Finally, we employed a hybrid classification, a combination of supervised (SEE-5 software) and unsupervised classifications to isolate the pixels representing the four classes. After several attempts a preliminary model showed a 74% and 78% mapping accuracy for Phragmites australis, and Typha latifolia (Bullrush) respectively. It also showed an overall mapping accuracy of 67% for the four classes. There is an ongoing process to improve model’s accuracy with more field data. Once our macrophyte model is calibrated, we plan to map historical macrophyte distribution and taxa composition using a 1984-2012-time series of Landsat images. The proposed procedure has proven invaluable to Utah Lake ecosystem monitoring efforts.

Keywords :Macrophytes, Landsat TM, SIG, remote sensing, Lake, spectral classification, Utah.

Resumen

Los macrófitos cumplen una función valiosa en los ecosistemas lacustres, estabilizan los sedimentos y nutrientes asociados, y proveen un hábitat importante para los peces y la vida silvestre. Por lo tanto, la composición de los taxones y la cobertura de macrófitos han sido seleccionados como prioritarios para el seguimiento de los parámetros del ecosistema del Lago Utah. El objetivo de este proyecto era iniciar un procedimiento de control de macrófitos en la cuenca afluente del Lago Utah, usando imágenes Landsat para cartografiar la distribución de la vegetación de macrófitos alrededor del lago. En primer lugar, utilizamos una combinación de puntos GPS recolectados en el campo y puntos extraídos de una imagen aérea de alta resoluciónpara entrenar un modelo de macrófitos. Unos 500 puntos GPS se dividieron en cuatro categorías: 1. Aguas abiertas, 2. Phragmites australis, 3. Typha latifolia (Bullrush) y 4. Vegetación terrestre. A continuación, se establecieron las firmas espectrales, aisladas estadísticamente de las cuatro categorías. Finalmente, se empleó una clasificación híbrida, una combinación de supervisada (software SEE-5) y clasificaciones no supervisadas para aislar los píxeles que representan las cuatro clases. Después de varios intentos un modelo preliminar mostró una precisión de clasificación del 74% y 78% para Phragmites australis y Typha latifolia (Bullrush) respectivamente. También se mostró una precisión de clasificación general del 67% para las cuatro clases. Actualmente se está en proceso de mejora de la exactitud del modelo con más datos de campo. Una vez que nuestro modelo de macrófitos esté calibrado, tenemos la intención de cartografiar la distribución histórica y composición de macrófitos utilizando una serie temporal de imágenes Landsat de 1984-2012. El procedimiento propuesto en este estudio ha demostrado ser muy valioso para los esfuerzos de monitoreo del ecosistema del LagoUtah

Palabras Claves: Macrófitos, Landsat TM, SIG, Teledetección, Lagos, Clasificación espectral,
Utah..

PULSE AQUI PARA DESCARGAR EL ARTÍCULO COMPLETO