Original paper

Lithological Mapping of Dahab Basin, South Sinai, Egypt, using ASTER Data

Omran, Adel; Hahn, Michael; Hochschild, Volker; El-Rayes, Ahmed; Geriesh, Mohamed

Abstract

The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) has gained importance for lithological mapping over the last decade. Its suitability for creating a lithological map of the Dahab basin in south eastern Sinai in Egypt is studied and presented in this paper. For classification and discrimination of different rock types spectral features, in particular band ratios, are used. A new band ratio stacking with a false colour composite created by the ratio stack image (8/5, 4/8, 11/14) is proposed for differentiation between younger granitoids and older granitoids in the southern and central part of the study area. Band ratios 7/6 and 6/4 have turned out to be very suitable for discriminating between cambrian rocks and upper cretaceous rocks in the northern part of study area. Field investigations at different locations of the study area have been carried out to aid in the interpretation and analysis of the ratio stack images. Together with available geological maps the ground truth data is taken into account for selecting training areas and for creating a new map using maximum likelihood classification. An accuracy assessment of the classification result with respect to the regional geological map created by EGSMA (1994) and the local area maps of Hassen et al. (2007) and el Masry et al. (2003) indicates overall accuracies between 83% and 94%. An achievement of this study is a lithological map which extends the EGSMA map by adding some rock units such as ring-dykes at Wadi Ferani and metasediment, acidic metavolcanics and basic metavolcanics in Wadi Saal and Wadi Ramthy.

Kurzfassung

Mit dem Sensorsystem ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) werden seit Februar 2000 Daten aufgezeichnet, die einen Beitrag zur detaillierten lithologischen Kartierung leisten können. In diesem Artikel wird die Eignung von ASTER für die Herstellung einer lithologischen Karte des Dahab Beckens im Südosten des Sinai in Ägypten untersucht. Zur Klassifizierung und Diskriminierung verschiedener Gesteinsarten werden aus den 14 ASTER-Bändern ausgewählte spektrale Merkmale (Indexbilder) verwendet, wofür einzelne Bänder zueinander ins Verhältnis gesetzt werden. Die Indexbilder der Bandverhältnisse 6/7 und 4/6 haben sich als sehr geeignet für die Unterscheidung zwischen kambrischen Felsen und oberen Kreidefelsen im nördlichen Teil des Untersuchungsgebietes erwiesen. Mit den zu einem Falschfarbenbild zusammengesetzten Bandverhältnissen (8/5, 4/8, 11/14) wird eine bislang zur lithologischen Kartierung nicht verwendete Kombination vorgeschlagen, die sich zur Differenzierung zwischen den jüngeren und älteren Granitoiden im südlichen und zentralen Teil des Untersuchungsgebietes besonders eignet. Feldbegehungen des Untersuchungsgebietes dienten sowohl dem besseren Verständnis der zu interpretierenden Bilder als auch der stichprobenhaften Erfassung von Ground-Truth-Daten für die Klassifizierung. In einem für die im Dahab Becken vorkommenden Gesteinsarten optimierten Prozess wird eine neue lithologische Karte durch Maximum-Likelihood-Klassifizierung der Indexbilder und eine entsprechende Nachbearbeitung erstellt. Vorhandene geologische Karten (EGSMA 1994, Hassen et al. 2007, el Masry et al. 2003) wurden für die Auswahl von Trainingsgebieten, insbesondere auch zur Validierung der erstellten Karte herangezogen. Die Beurteilung der neuen Karte erfolgte anhand von Konfusionsmatrizen, die auf eine Übereinstimmung mit den vorhandenen Karten zwischen 83% und 94% hindeuten. Die neue Karte erweitert zudem die amtliche geologische EGSMA-Karte um Ring-Dykes im Wadi Ferani und um Metasedimente sowie um saure und basische Metavulkanite in den Wadis Saal und Ramthy.

Keywords

lithological mappingband ratio stackingclassificationasterdahab basinsinaiaccuracy assessment