Remote Sensing of Arctic Vegetation: Relations between the NDVI, Spatial Resolution and Vegetation Cover on Boothia Peninsula, Nunavut

Arctic tundra environments are thought to be particularly sensitive to changes in climate, whereby alterations in ecosystem functioning are likely to be expressed through shifts in vegetation phenology, species composition, and net ecosystem productivity (NEP). Remote sensing has shown potential as a tool to quantify and monitor biophysical variables over space and through time. This study explores the relationship between the normalized difference vegetation index (NDVI) and percent-vegetation cover in a tundra environment, where variations in soil moisture, exposed soil, and gravel till have significant influence on spectral response, and hence, on the characterization of vegetation communities. IKONOS multispectral data (4 m spatial resolution) and Landsat 7 ETM+ data (30 m spatial resolution) were collected for a study area in the Lord Lindsay River watershed on Boothia Peninsula, Nunavut. In conjunction with image acquisition, percent cover data were collected for twelve 100 m × 100 m study plots to determine vegetation community composition. Strong correlations were found for NDVI values calculated with surface and satellite sensors, across the sample plots. In addition, results suggest that percent cover is highly correlated with the NDVI, thereby indicating strong potential for modeling percent cover variations over the region. These percent cover variations are closely related to moisture regime, particularly in areas of high moisture (e.g., water-tracks). These results are important given that improved mapping of Arctic vegetation and associated biophysical variables is needed to monitor environmental change.On croit que les environnements de la toundra arctique sont particulièrement sensibles aux changements climatiques, en ce sens que toute altération du fonctionnement de l’écosystème est susceptible d’être exprimée dans le réarrangement de la phénologie de la végétation, de la composition des espèces et de la productivité nette de l’écosystème (PNÉ). La télédétection s’avère un outil efficace de quantification et de surveillance des variables biophysiques dans le temps et dans l’espace. Cette étude explore la relation entre l’indice d’activité végétale et le pourcentage de couverture végétale en milieu de toundra, où les variations propres à l’humidité du sol, au sol exposé et au till de gravier ont une influence considérable sur la réponse spectrale et, par conséquent, sur la caractérisation des communautés végétales. Des données multispectrales IKONOS (résolution spatiale de 4 m) et des données ETM+ de Landsat 7 (résolution spatiale de 30 m) ont été recueillies pour une zone d’étude visée par la ligne de partage des eaux à la hauteur de la rivière Lord Lindsay, dans la péninsule de Boothia, au Nunavut. De concert avec l’acquisition d’images, les données relatives au pourcentage de couverture ont été recueillies pour douze terrains d’étude de 100 m sur 100 m dans le but de déterminer la composition de la communauté végétale. De fortes corrélations ont été dénotées dans le cas des valeurs de l’indice d’activité végétale calculées à l’aide de détecteurs de surface et de détecteurs satellisés et ce, à l’échelle des terrains ayant servi d’échantillon. Par ailleurs, les résultats laissent entendre que le pourcentage de couverture est hautement corrélé avec l’indice d’activité végétale, ce qui indique une forte possibilité de modélisation des variations de pourcentage de couverture dans la région. Ces variations du pourcentage de couverture sont étroitement liées au régime d’humidité, particulièrement dans les régions où l’humidité est élevée (comme les traces d’eau). Ces résultats revêtent de l’importance étant donné qu’il y a lieu d’améliorer le mappage de la végétation arctique et les variables biophysiques connexes afin de surveiller la modification de l’environnement