Original paper

Flood Extent Mapping Based on TerraSAR-X Data

Cruz, Virginia Herrera; Müller, Marc; Weise, Christian

Abstract

The use of Earth observation data and techniques in the context of disaster management support has received growing importance in recent years. Due to global climate change the scientific community foresees an increase in both the intensity and frequency of extreme weather events. The high resolution, multi-polarization and multi-incidence angle capabilities of the radar satellite TerraSAR-X, its quick site access and receiving times open interesting perspectives for flood mapping and subsequent assessment of damages. Furthermore, the nearly all-weather capacity of SAR data constitutes its main advantage above optical systems for mapping of flood events. The work presented in this paper focuses on the development of an object-based classification approach for operational flood extent mapping in near-real time conditions using TerraSAR-X data. The object-based methodology is assisted by pixel-based operations and both are implemented in a solution within the eCognition software environment. The final objective is to develop a tool which can be easily used by an interpreter without the need of a profound knowledge of image processing. For this purpose an eCognition based semi-automated solution - a Graphical User Interface with a rule set behind - is set up. This application is tested in various scenarios and is further developed in parallel to these tests. The overall study clearly demonstrates the potential of TerraSAR-X data and object oriented methods for a rapid delineation of flood extent in an operational environment.

Kurzfassung

In den letzten Jahren hat die Anwendung von Fernerkundungstechniken sowie der Einsatz von Erdbeobachtungsdaten im Zusammenhang mit Katastrophenmanagement an Bedeutung gewonnen. Bedingt durch den globalen Klimawandel erwartet die Wissenschaftsgemeinde eine Zunahme an extremen Wetterereignissen sowohl bezüglich Ausmaß als auch Häufigkeit. Die Fähigkeit des TerraSAR-X-Satelliten, hochauflösende und multi-polarisierte Satellitenbilder unter verschiedenen Einfallswinkeln aufzunehmen sowie seine Tasking-Flexibilität und der schnelle Datenerhalt bieten erweiterte Perspektiven für die Hochwasserkartierung bzw. die Schadenabschätzung. Außerdem stellt das nahezu allwettertaugliche Aufnahmeverfahren von SAR-Daten einen bedeutenden Vorteil gegenüber optischen Daten für die Kartierung von Hochwasserereignissen dar. Die hier vorgestellten Arbeiten konzentrieren sich auf die Entwicklung eines objektbasierten Klassifikationsansatzes für das operationelle Kartieren von Hochwasser unter nahe Echtzeit-Bedingung und unter Verwendung von TerraSAR-X-Daten. Die objektbasierte Methode wird unterstützt durch eine pixelbasierte Methode, beide Ansätze sind in einer eCognition-Softwareumgebung implementiert. Ziel ist die Erstellung eines Software-Werkzeuges, das relativ einfach und ohne fundierte Kenntnisse der Bildbearbeitung eingesetzt werden kann. Zu diesem Zwecke wurde eine auf eCognition basierende semi-automatische Lösung entwickelt, die eine graphische Benutzeroberfläche inklusive Regelsatz im Hintergrund als wesentlichen Bestandteil hat. Diese Lösung wurde in verschiedenen Szenarien getestet und parallel dazu weiterentwickelt. Insgesamt zeigen die Ergebnisse deutlich das Potential von TerraSAR-X-Daten und objektorientierten Methoden für eine schnelle Kartierung der Hochwasserausdehnung unter operationellen Bedingungen.

Keywords

terrasar-xradarflood mappingclassificationobject-basedpixel-based