Hyperspectral remote sensing of individual gravesites - exploring the effects of cadaver decomposition on vegetation and soil spectra

The detection of clandestine graves is an emerging tool in hyperspectral remote sensing. Though previous studies have demonstrated that it is possible to use hyperspectral remote sensing techniques in detection of mass graves, there is a lack of studies demonstrating the feasibility to utilize this same technology for the detection of individual burial sites. This thesis summarizes the first year of a multi-year study to ascertain the detectable changes to vegetation and soil spectra caused by the chemicals released from a single decomposing body. Eighteen pig (Sus scrofa) carcasses were buried in a temperate environment in Ottawa, ON. Three scenarios were examined; surface body deposition, 30 cm, and 90 cm soil cover. A Twin Otter aircraft with hyperspectral sensors covering the visible to shortwave infrared range was used to collect the imagery. In addition to the airborne sensor, a portable spectroradiometer was used to collect plant and soil spectra in the lab (the soil and plant samples were collected coincidentally with the airborne imagery). Through chemical analysis of the soil collected both before site set up and coincidentally with the airborne imagery, I was able to determine the changes in chemistry and spectra caused by decomposing cadavers rather than just soil disturbance. Statistical analysis of the Chlorophyll and Carotenoids extraction demonstrates separability of vegetation into three categories: 1) background, 2) disturbed soil, shallow and deep graves, and 3) surface burials. Statistical analysis of the vegetation spectra corresponded to the chemical analysis in differentiating between background, disturbed soil, shallow and deep graves, and surface burials, as well analysis of the soil spectra allowed for separation into disturbed soil, shallow and deep graves, and surface burials.La détection des fosses clandestines (tombes) est un domain d'étude récent (un nouvel outil) dans la télédétection hyperspectrale. Bien que des études antérieures ont démontrés qu'il est possible d'utiliser des techniques de télédétection hyperspectrale pour la localisation des fosses communes, il y a un manque d'études démontrant la faisabilité d'utiliser cette même technologie pour la détection des tombes individuelles. Cette thèse se porte sur la première année d'une étude a long terme, elle constate que des changements sont détectables au niveau de la réponse spectrale de la végétation et de du sol. Ces changements sont causés par les produits chimiques libérées par un corps en décomposition. Dix-huit carcasses de porc (Sus scrofa) ont été enterrées dans un environnement tempéré à Ottawa, ON. Trois scénarios ont été examinés: la décomposition d'un corps déposé en surface, un corps enterré à 30 cm dans le sol, et un corps enterré à 90 cm dans le sol. Un avion Twin Otter avec des capteurs hyperspectrales couvrant les ondes visible à l'infrarouge du spectre électromagnétique ont été utilisés pour recueillir des images aériennes du site. En plus, un spectroradiomètre portable a été utilisé pour recueillir des signatures spectrales des plantes et du sol en laboratoire (les échantillons ont été collectés en même temps que l'imagerie aérienne). Grâce à l'analyse chimique du sol faite avant et après l'établissement du site, ainsi qu'en même temps que l'imagerie aérienne, j'ai déterminer que certains changements chimiques ainsi que des changements dans la réflectance sont causés par la décomposition des cadavres plutôt que par la perturbation du sol. L'analyse statistique des niveaux de chlorophylle et des caroténoïdes démontre une séparabilité de la végétation en trois catégories: 1) le fond, 2) les sols perturbés, les tombes peu profondes et les tombes profondes, et 3) les corps déposé en surface. L'analyse statistique des signatures spectrales de la végétation confirme à l'analyse chimique pour différencier entre le fond, le sol perturbé, les tombes peu profondes et profondes, et les corps décomposant en surface. L'analyse des signatures spectres de sol a aussi permis de séparer entre un sol perturbé, une tombe peu profonde ou profonde, ou un « enterrement » de surface