A Comparative Analysis of Object-Based and Pixel-Based Classification of RADARSAT-2 C–Band and Optical Satellite Data for Mapping Shoreline Types in the Canadian Arctic

Abstract

. With increasing ship traffic and natural resource extraction in the Canadian Arctic, the chance of an oil spill occurring is steadily increasing. Oil deposited in the marine environment will impact the ocean, and as it is washed onto shore many species and their habitats. In 2009, Environment Canada initiated a project to produce baseline coastal information required for operational prioritization in the event of a marine oil spill in the Canadian Arctic. Earth observation data can potentially be used to improve on traditional mapping methods. RADARSAT-2 C-band data and geotagged videography were collected for selected sites in the Canadian Arctic. Object-based classification was compared to pixel-based classification using two of these pilot sites, Richards Island (Northwest Territories) and Ivvavik (Yukon Territory). The object-based classification achieved an overall accuracy of 74% at Richards Island and 63% at Ivvavik, whereas the pixel-based reached 73% at both sites. To test transferability, the classifiers developed at Richards Island were applied to Ivvavik. In this case, the object-based classification achieved an overall accuracy of 78% and the pixel-based reached 71%. Results showed that characterizing shorelines in the Arctic using Earth observation data for oil spill cleanup response activities is possible.Résumé. Avec l’accroissement du trafic maritime et de l’exploitation des ressources naturelles dans l’Arctique canadien les risques d’un déversement d’hydrocarbure sont en augmentation. Les dépôts d’hydrocarbures auront un impact sur l’environnement marin. En 2009, Environnement Canada a initié un projet qui visait à améliorer la connaissance des types de rivage afin de prioriser les opérations de nettoyage dans l’éventualité d’un déversement d’hydrocarbure. Des vidéos géo-référencés et des images RADARSAT-2 ont été acquis pour plusieurs sites de l’Arctique canadien. Une classification orientée-objet a été comparée à une classification pixel-à-pixel pour deux de ces sites, soit l’île Richards (Territoires du Nord-Ouest) et Ivvavik (Yukon). La classification orientée-objet a atteint une précision globale de 74% à l’île Richards et de 63% à Ivvavik. La classification pixel-à-pixel a atteint une précision globale de 73% à chacun des sites. Les méthodes de classification développées à l’île Richards ont été appliquées à Ivvavik afin d’évaluer la transférabilité. La classification orientée-objet a atteint une précision globale de 78% et la classification pixel-à-pixel de 71%. Dans l’ensemble, les résultats ont démontrés que les types de rivage de l’Arctique canadien peuvent être caractérisés à partir de données d’observation de la terre afin de supporter les opérations de nettoyage.