A GIS and remote sensing protocol for the extraction and definition of Interrill and Rill erosion types/intensities over a large area of Iran

• Main Author: Saadat, Hossein
• Other Authors: Robert B Bonnell (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2010
• Subjects: Earth Sciences - Remote Sensing
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=86813

Soil erosion is a complex, natural process that often is accelerated by such human activities as land clearance, agriculture, construction, and surface mining. Accurate soil erosion type/intensity maps can be effective tools in aid of soil erosion control efforts. === The principal objective of this research was to use geographic information system (GIS) and remotely sensed data to extract and define erosion types/intensities over a large area (4,511.8 km2) in Iran. The study proceeded in three major steps: (i) a 10-m resolution digital elevation model (DEM), land slope, elevation range, and stream network pattern were created. These basic identifying parameters plus Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) images were used to differentiate various landforms, (ii) a land use and land cover map was created based on analysis of three Landsat Enhanced Thematic Mapper (ETM+) images from the growing season plus use of a landform map and climatic zones as ancillary information, and (iii) in order to extract and identify various erosion types/intensities, the difference in brightness combination over two growing season intervals derived from the Landsat ETM+ images were used. Further, land slope, landform, land use, and land cover layers were used to assist in the classification of the erosion types (interrill and rill). === The approach presented produced soil erosion type/intensity maps with an overall accuracy of 93.4%. Considering only rangeland and forest a unique relationship exists between seasonal brightness combinations and erosion intensity. It was found that for the lower erosion levels it is the later season or second brightness combination (BJS) which indicates degree of erosion intensity, but for the areas of severe and very severe erosion it is the early season or first brightness combination (BMJ) that differentiates degree of erosion intensity. Further, this study illustrated that land use, land cover, landform, and land slope layers can be used for differentiating erosion types. === The approach presented has been shown to be an effective tool for the creation of soil erosion maps over a large area of Iran and is expected to be useful for aiding in the development of soil conservation and watershed management plans in other areas. The main advantages of this approach are accuracy, lower demands on time and funds for field work and ready availability of required data for many regions of the world. === Processus naturel complexe, l'érosion du sol est fréquemment exacerbée par les activités anthropiques telles le défrichage, l'agriculture, la construction, et l'exploitation minière à ciel ouvert. Une cartographie précise du type et de l'intensité d'érosion du sol peut s'avérer un outil efficace dans une lutte contre l'érosion. === Les présentes recherches visèrent l'utilisation de SIG et de données de télédétection dans la localisation et l'identification de divers types d'érosion sur une aire de grande étendue (4,511.8 km2) en Iran. L'étude s'échelonna sur trois étapes: (i) un modèle altimétrique numérique (MAN) d'une résolution de 10 m servit à créer des plans de pente du terrain, d'altitude, et du tracé hydrographique. Différentes formes de relief furent différenciés grâce à ces paramètres identificateurs et à des images provenant de radiomètre spatial de pointe pour l'étude de la réflectance et des émissions thermiques terrestres (ASTER), (ii) une carte d'affectation et de couvert du sol fut tracée selon l'analyse de trois images Landsat ETM+ prises durant la saison de croissance ainsi que des informations supplémentaires tirés de cartes de relief et de zones climatiques, et (iii) la différence dans la combinaison de brillances provenant d'images Landsat ETM+, lors de deux intervalles de la saison de croissance, servit à extraire et identifier les différents types et intensités d'érosion. Les plans de pente du terrain, de relief, ainsi que ceux d'affectation et couvert du sol, appuyèrent l'identification du type d'érosion (rigoles et entre-rigoles). === Cette approche généra des cartes de type et d'intensité d'érosion d'une exactitude globale de 93.4%. Ne prenant en compte que les parcours et forêts, il devient apparent qu'il existe un lien tout particulier entre la combinaison de brillances saisonnières et le taux d'érosion. Pour les niveaux d'érosions moins élevés c'est la seconde combinaison de brillances (BJS), qui prévale en fin de saison, qui est la plus fortement liée au niveau d'intensité de l'érosion, tandis que pour les zones d'érosion sévères et très sévères c'est la première combinaison de brillances (BMJ), qui prévale en début de saison, qui permet de différencier le niveau d'intensité de l'érosion. Cette étude indique que l'affectation et le couvert du sol, le relief et les pentes du terrain peuvent servir à différencier divers types d'érosion. === Nous avons démontré que la démarche préconisée représente un outil efficace dans la création de cartes d'érosion à grande échelle pour l'Iran, et nous nous attendons qu'elle s'avèrera utile au développement de politiques de conservation du sol et de gestion des bassins versants dans d'autres régions. Les principaux avantages de cette démarche sont sa précision, ses moindres exigences au niveau du temps sur le terrain et coûts associés, ainsi que la disponibilité accrue des données nécessaires de par le monde.