Characterizing riparian buffer strips using very high resolution remote-sensing images

Research field

  • remote-sensing

Application domain

  • environmental management (of water)

Type of research

  • applied research

Context

Riparian buffer strips are among the solutions considered in order to protect water quality in an agricultural context. The ecologic condition of this type of habitat is evaluated, in Québec, using the Indice de qualité de la bande riveraine (IQBR) (riparian zone quality index). In order to monitor the quality index, it is necessary to develop operational approaches to map the vegetation in riparian buffer strips, to monitor the changes, to identify the priorities for restoration activities, and to evaluate the success of prior interventions. To do so, traditional techniques are essentially based on field observations, completed with photo-interpretation of aerial photographs. These techniques are however costly in terms of material and human resources.

photo credit: MDDELCC, Gouvernement du Québec

The methodology developed for characterizing riparian buffer strips from very high spatial resolution stereoscopic images will allow managers to: (1) verify the conformance with the applicable law, and (2) evaluate the performance of the riparian zones in fulfilling their ecological objectives, from a point of view that combines land use inventory and stormwater capture capacity. Results show that the new proposed methodology for calculating the IQBR produces results that are similar to those obtained using the current MDDEFP methods. Furthermore, a riparian zone efficiency index is proposed in order to better support the management of these zones.

Objective

The objective of the project is to develop an operational methodology for the characterization of riparian buffer strips using very high spatial resolution remote-sensing imagery and object-based classification.

The methodology is composed of the following processes:

  • Preprocessing of remote-sensing images
  • Reconditioning of the digital terrain model
  • Inventory of land use and object-based classification
  • Evaluation of the riparian zone quality index
  • Evaluation of the drainage quality in the riparian zone
  • Evaluation of the efficiency of the riparian buffer strip in agricultural zones

Description of the solution

ChokmaniLe projet met à la disposition des gestionnaires de l’eau un outil opérationnel d’aide à la décision pour que l’implantation, le maintien ou la restauration de bandes riveraines soit prise en compte efficacement dans les processus de connaissance, de protection et de gouvernance de l’eau. Incorporée au cycle de gestion intégrée de l’eau, la méthodologie developpée constitue un outil efficace de suivi et d’évaluation des actions portant sur les bandes riveraines conçues et implantées lors de l’itération précédente du cycle de gestion. Une telle méthodologie permettra aux gestionnaires de bassins versants de dresser un portrait exhaustif des bandes riveraines, d’évaluer l’état de santé de ces écosystèmes fragiles et d’analyser leur conformité par rapport aux recommandations et/ou à la réglementation en vigueur. De plus, elle permettra de mesurer l’efficacité des zones riveraines par rapport aux conditions réelles du ruissellement au champ. Par ailleurs, la méthodologie fait appel à une seule et même source d’information pour les données images et pour les données altimétriques ce qui favorise son utilisation opérationnelle puisque ceci limite les coûts d’acquisition et de traitement des données (environs 1,5$/ha)

Possible applications for the industry

The developed methodology can be used with any type of very high resolution stereoscopic imagery. The methodology uses standard remote-sensing and geographic information processing and analysis techniques available in most commercial software and in some free open-source software.

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Karem Chokmani
Professor, INRS - Centre Eau Terre Environnement
karem.chokmani@ete.inrs.ca