Landsat Thematic Mapper: Detection of Shifts in Community Composition of Coral Reefs




Abstract: We assembled a time series of 20 Landsat thematic mapper images from 1982 to 1996 for Key Largo, Florida, to ascertain whether satellite imagery can detect temporal changes in coral reef communities. Selected reef and control areas were examined for changes in brightness, spectral reflectance, band ratios, spatial texture, and temporal texture (  pixel-to-pixel change over time). We compared the data to known changes in the reef ecosystem of Carysfort Reef and terrestrial sample sites. Changes in image brightness and spectral-band ratios were suggestive of shifts from coral- to algal-dominated community structure, but the trends were not statistically significant. The spatial heterogeneity of the reef community decreased in the early 1980s at scales consistent with known ecological changes to the coral community on Carysfort Reef. An analysis of pixel-scale variation through time, termed temporal texture, revealed that the shallow reef areas are the most variable in regions of the reef that have experienced significant ecological decline. Thus, the process of reef degradation, which alters both the spatial patterning and variability of pixel brightness, can be identified in unclassified thematic mapper images.


Resumen: Ensamblamos una serie de tiempo de 200 imágenes del mapeador temático Landsat de 1982 a 1996 para Cayo Largo, Florida para determinar si las imágenes de satélite pueden detectar cambios temporales en las comunidades de arrecifes de coral. Los arrecifes de coral y las áreas control fueron examinados para cambios en resplandor, reflectancia espacial, proporciones de las bandas, textura espacial y textura temporal (cambios pixel a pixel a través del tiempo). Comparamos los datos de cambios conocidos en el ecosistema de arrecife de Carysfort y en muestras de sitios terrestres. Cambios en el resplandor de la imagen y en las proporciones de las bandas espectrales sugirieron desplazamientos en la estructura comunitaria dominante de coral a algas; sin embargo, las tendencias no fueron estadísticamente significativas. La heterogeneidad espacial de la comunidad de arrecifes disminuyó en los inicios de los años 1980s en escalas consistentes con cambios ecológicos conocidos en la comunidad de coral del arrecife Carysfort. El análisis de la variación a nivel de pixel a través del tiempo, e identificado como textura temporal, reveló que las áreas de arrecifes bajos son las más variables en regiones donde el arrecife ha experimentado disminuciones ecológicas significativas. Por lo tanto, el proceso de degradación, que altera tanto los patrones espaciales como la variabilidad del resplandor de pixeles, puede ser identificado en el Mapeador Temático sin clasificar.