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You are here: Home Archive 2007 Woody vegetation cover in Namibian savannahs: a modelling approach based on remote sensing

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Woody vegetation cover in Namibian savannahs: a modelling approach based on remote sensing

DOI: 10.3112/erdkunde.2007.04.03
Year: 2007
Vol: 61
Issue: 4
Pages: 325-334
Summary:

Savannahs are characterized by a co-existence of grasses and trees. Nowadays, these ecosystems are considerably affected by human impact, as they are used for various types of agriculture and support a major part of the population within the tropics. E.g., it is widely accepted that in many regions of Southern Africa, livestock farming with inadequate stocking rates has facilitated bush encroachment and strongly alters vegetation structure and composition in these environments. Similar observations are reported from national parks, especially if fences confine the natural mobility of animals. In this study, an approach is developed to model woody vegetation coverage from coarse resolution multitemporal NDVI data by making use of the different phenological characteristics of grasses and trees. A second order polynomial is used to describe NDVI curvature and to quantify phenological metrics. For model calibration and result validation, a reference map is initially generated based on extensive field work and medium resolution Landsat ETM data. The results suggest a close relationship between woody cover and dry season curvature and minimum, which are considered to be suitable phenological metrics for a modelling approach. Thus, spatial differences in woody vegetation cover were successfully measured on a regional scale by means of multitemporal NDVI data. The results clearly highlight the potentials of phenological parameters for mapping woody cover.

Zusammenfassung:

Savannen sind durch eine Koexistenz von Gräsern und Gehölzen gekennzeichnet. Sie zählen heute zu den am dichtesten besiedelten Räumen der Tropen und unterliegen daher verstärkt anthropogenen Eingriffen. In den Trocken- und Dornsavannen des südlichen Afrikas, die vorwiegend weidewirtschaftlich genutzt werden, haben unangepasste Bestockungsraten vielerorts eine starke Verbuschung zur Folge, so dass sich die Anteile von Gräsern und Gehölzen verschieben und es zu einem Rückgang der Tragfähigkeit kommt. Ähnliches ist auch in Nationalparks zu beobachten, v.a. wenn durch Wildzäune die Wanderungsbewegungen der Tierpopulationen eingeschränkt werden. Zur Erfassung derartiger Veränderungen der Vegetationsstruktur wird in dieser Studie ein Verfahren zur Modellierung der Gehölzdichte unter Verwendung grob aufgelöster, multitemporaler Satellitendaten vorgestellt. Zur Kalibrierung der Modellparameter sowie zur Ergebnisvalidierung dient eine Referenzkarte, die aus Felduntersuchungen sowie aus Landsat ETM-Daten mittlerer Auflösung erstellt wird. Der Modellansatz basiert auf der Annahme, dass sich Gräser und Gehölze unter den wechselfeuchten Klimabedingungen hinsichtlich ihrer Phänologie unterscheiden und sich diese Merkmale je nach Anteil beider Wuchsformen auf Bestandesebene und damit auch in Zeitreihen des NDVI manifestieren. Zur Quantifizierung der Unterschiede wird der NDVI-Verlauf über ein Polynom zweiten Grades beschrieben. Die Analyse der Modellparameter zeigt, dass insbesondere die Dauer der Trockenzeit sowie das trockenzeitliche NDVI-Minimum vom Anteil der Sträucher und Bäume abhängen und sich für eine Modellierung der Gehölzdichte eignen. Auf regionaler Maßstabsebene lassen sich somit räumliche Unterschiede in der Gehölzdichte mit Hilfe multitemporaler Satellitendaten erfassen.

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