Comparison of Ground-Measured and Image-Classified Mesquite (Prosopis glandulosa) Canopy Cover

Abstract

Remote sensing has long been recognized as a rapid, inexpensive, nondestructive, and synoptic technique to study rangeland vegetation and soils. With respect to the worldwide phenomenon of woody plant invasion on many grasslands and rangelands, there is increasing interest in accurate and cost-effective quantification of woody plant cover and distribution over large land areas. Our objectives were to 1) investigate the relationship between ground-measured and image-classified honey mesquite ( Prosopis glandulosa Torr.) canopy cover at three sites in north Texas using high spatial resolution (0.67-m) aerial images, and 2) examine the suitability of aerial images with different spatial resolutions (0.67-m, 1-m, and 2-m) for accurate estimation of mesquite canopy cover. The line intercept method and supervised maximum likelihood classifier were used to measure mesquite cover on the ground and on images, respectively. Images all were taken in September when mesquite foliage was photosynthetically active and most herbaceous vegetation was dormant. The results indicated that there were robust agreements between classified and ground-measured mesquite cover at all three sites with the coefficients of determination ( r 2 ) ≥ 0.95. Accuracy of lower spatial resolution images ranged from r 2 = 0.89–0.93, with the 2-m spatial resolution image on one of the sites at r 2 = 0.89. For all sites, the overall, producer's, and user's accuracies, and kappa statistics were 92% and 97%, 91% and 99%, 85% and 96%, and 0.82 and 0.95 for 2-m and 0.67-m spatial resolution images, respectively. Results showed that images at all three spatial resolution levels were effective for estimating mesquite cover over large and remote or inaccessible areas. La técnica de sensores remotos ha sido reconocida como una técnica rápida, económica, no destructiva, y sinóptica para el estudio de la vegetación de los pastizales y suelos. Con respecto al fenómeno mundial de invasión de plantas leñosas praderas y pastizales, existe un creciente de interés en la cuantificación precisa y efectiva en costo, del alcance y distribución de las plantas leñosas en grandes extensiones de tierra. Nuestros objetivos fueron: 1) investigar la relación entre la medición en tierra y la clasificación de imágenes de la cobertura del mezquite ( Prosopis glandulosa Torr), en tres sitios al norte de Texas, usando imágenes de alta resolución espacial (0.67-m), y 2) examinando las imágenes aéreas más apropiadas con diferentes resoluciones espaciales (0.67-m, 1-m y 2-m) para una exacta estimación de la cobertura del mezquite. Se usaron el método de la línea de intercepción y el clasificador de máxima probabilidad para medir la cubierta del mezquite en el suelo en las imágenes respectivamente. Todas las imágenes se tomaron en Septiembre cuando el follaje del mezquite estaba fotosintéticamente activo y la mayoría de la vegetación herbácea perennes estaba inactiva. Los resultados indicaron que hubo sólidos coincidencias entre las medidas clasificadas y las del suelo en la medida de cobertura del mezquite en todos los sitios con coeficientes de determinación ( r 2 ) ≥ 0.95. La precisión de las imágenes espaciales de menor resolución, varían entre r 2 = 0.89–0.93, con 2-m de resolución espacial de imagen en uno de los sitios a r 2 = 0.89. En todos los sitios, en general, las cifras de precisión de los productores y usuarios y las estadísticas de kappa fueron 92% y 97%, 91% y 99%, 85% y 96%, y 0.82 y 0.95 para 2-m y 0.67-m en imágenes de resolución espacial, respectivamente. Los resultados mostraron que las imágenes en los tres niveles de resolución espacial fueron efectivas en la estimación de la cobertura del mezquite en áreas grandes, remotas o inaccesibles.