Original paper

Analysing Phenological Characteristics Extracted from Landsat NDVI Time Series to Identify Suitable Image Acquisition Dates for Cannabis Mapping in Afghanistan

[Analyse phänologischer Eigenschaften basierend auf Landsat NDVI Zeitreihen für die Bestimmung geeigneter Zeitpunkte für die Aufnahme von Satellitenbildern für die Kartierung von Cannabis in Afghanistan]

Mattiuzzi, Matteo; Bussink, Coen; Bauer, Thomas

Abstract

Since 2009, the United Nation Office on Drugs and Crime (UNODC) has carried out various annual surveys of cannabis cultivation in Afghanistan. The mapping of cannabis fields is based on very high resolution satellite imagery. The image acquisition dates have a strong influence on whether cannabis can be visually differentiated from other crops. Expert knowledge shows that the ideal acquisition dates are at the end of the growing period (senescence) of cannabis. For future surveys a method was developed to predict the optimum observation dates independent of temporal differences of the phenology. The study includes an analysis of Landsat-based NDVI time series and the calculation of information about the senescence stages of cannabis and other vegetation. The approach was applied to four test sites in Afghanistan.

Kurzfassung

Das Büro für Drogen- und Verbrechensbekämpfung der Vereinten Nationen (UNODC) führt seit 2009 jährlich eine Auswertung der Anbaufläche von Cannabis in Afghanistan durch. Die Kartierung von Callnabisfeldern erfolgt mit Hilfe von sehr hochauflösenden Fernerkundungsdaten. Der Aufnahmezeitpunkt der Daten ist sehr bedeutend dafür, ob Cannabis von anderen Feldfrüchten visuell eindeutig unterschieden werden kann. Nach Expertenansicht liegt dieser Zeitpunkt am Ende der Wachstumsperiode (Seneszenz) von Cannabis. Für zukünftige Auswertungen wurde eine Methode entwickell, den idealen Aufnahmezeitpunkt unabhängig von zeitlichen Unterschieden der Phänologie im Voraus zu bestimmen. Der Ansatz umfasst eine Analyse von NDVI Zeitreihen basierend auf Landsat-Daten und die Ableitung von Informationen über die Seneszenz-Phasen von Cannabis und anderen Pflanzen. Die Methode wurde in vier Testgebieten in Afghanistan angewandt.

Keywords

cannabisillicit crop monitoringndviphenologyseasonalitysenescence