Original paper

Assessment of land-cover changes in a sub-catchment of the Oti basin (West Africa): A case study of the Kara River basin

Badjana, Hèou Maléki; Selsam, Peter; Wala, Kpérkouma; Flügel, Wolfgang-Albert; Fink, Manfred; Urban, Marcel; Helmschrot, Jörg; Afouda, Abel; Akpagana, Koffi

Abstract

This study is presenting results from the analysis of land-cover dynamics in the Kara River basin from 1972 to 2000 using remote sensing and geographic information system (GIS) techniques. Multi-temporal satellite images – Landsat MSS (1972), TM (1987) and ETM+ (2000) were processed using object-oriented classification and postclassification comparison methods. The classification results showed a good agreement with overall accuracies of 77.1% for 1972, 85.34% for 1987 and 88.22% for 2000, the respective Kappa statistics being 0.7, 0.81 and 0.85. Change assessment showed that the basin has experienced important changes in land cover with significant decrease in natural vegetation. Agricultural extension and deforestation appear to be the dominant driving forces. In fact, agricultural land has doubled between 1972 and 2000 by increasing from 19.45% to 43.59% of the total basin area while savannah decreased from 63.41% to 45.19%. Forest land increased by 1.63% from 1972 to 1987 but showed a decrease of 5.87% from 1987 to 2000, while woody savannah decreased by 3.59% and human settlements increased during the same period. The analysis of land cover transition showed that important changes have occurred between 1987 and 2000. The results of this study will be useful for follow-up research such as hydrological and landscape processes modelling in the basin but also many applications including the biomass assessment for greenhouse gases inventories, the REDD+ (Reducing emissions from deforestation and forest degradationplus) project, the national programs for protected areas redefinition, vegetation resources conservation and sustainable land management, the vulnerability and adaptation studies etc. Nevertheless, further investigation integrating climatic, hydrological, spatial statistics and socio-economic models would help to better understand and quantify the relationships between different driving forces and their contributions to the changes.

Kurzfassung

Die Untersuchung zeigt die Veränderung der Landnutzung im Einzugsgebiet des Kara (Togo, Benin) zwischen 1972 und 2000 durch die Analyse von Satellitenbildern. Hierzu wurde die Landnutzung aus Landsat-Satellitenbildern für drei Zeitperioden (MSS 1972, TM 1987 und ETM+ 2000) mit objektorientierter Klassifikation er- fasst und die Veränderungen statistisch bewertet. Die Genauigkeit der Klassifikation betrug 77.1% für 1972, 85.34% für 1987 und 88.22% für 2000, die entsprechenden Werte der Kappa Statistik ergaben 0.7, 0.81 und 0.85. Die Differenzanalyse zeigt erhebliche Veränderungen der Landnutzung und hier insbesondere eine deutliche Abnahme der natürlichen Vegetation. Die Zunahme der landwirtschaftlich genutzten Fläche und Abholzungen wurden hier als wichtigste Ursachen für die Veränderungen identifiziert. Beim Ackerbau haben sich die Flächen zwischen 1972 und 2000 von 19.45% auf 43.59% des gesamten Einzugsgebiets verdoppelt, während Waldflächen zwischen 1972 und 1987 um 1. 63% zunahmen und zwischen 1987 und 2000 um 5.87% und damit über den Gesamtzeitraum abgenommen haben. Eine vergleichbare Tendenz zeigt sich für die Baumsavanne, die im gleichen Zeitraum um 3.59% abgenommen hat, während Siedlungsflächen zunahmen. Die Analyse zeigt, dass die deutlichsten Veränderungen zwischen 1987 und 2000 in Erscheinung treten, was vor allem auf die Zunahme der Bevölkerung zurückzuführen ist. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern die Grundlage für Folgestudien, insbesondere im Bereich der hydrologischen Modellierung der Wasserressourcen im Untersuchungsgebiet, können aber auch zur Modellierung des Treibhauseffekts im Rahmen der REDD-Initiative (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation) sowie für nationale Programme zur Waldbestandsaufnahme oder der Ausweisung von Schutzgebieten, dem Schutz natürlicher Ressourcen, nachhaltiger Landnutzung und Studien zur ökologischen Belastbarkeit verwendet werden.

Keywords

Land-cover changesdriving forcesobject-oriented classificationKara River basinWest AfricaVeränderung der Landnutzungobjektorientierte KlassifikationEinzugsgebiet KaraWestafrika