Ruecker, Gernot 
  
BURN SCAR MAPPING AND FIRE DAMAGE ASSESSMENT USING ERS-2 SAR IMAGES 
IN EAST KALIMANTAN, INDONESIA 
Gernot RUECKER*, Florian SIEGERT ** 
*ZEBRIS Geographic Information Systems and Consulting, Munich, Germany 
gruecker@zebris-geoconsult.de 
** Faculty of Biology, University of Munich, Germany 
fsiegert@zi.biologie.uni-muenchen.de 
KEY WORDS: Radar, ERS-SAR, Hazards, Change Detection 
ABSTRACT 
Burn scar identification and fire damage assessment was done using ERS-2 SAR radar images in East 
Kalimantan, an Indonesian province severely affected by wildfires during a drought period in 1997/1998. A total 
of 46 ERS-2 SAR Precision Images were used to map the total burned area in the province. Effects of fire on 
radar backscatter were investigated in test areas representing different degrees of fire damage that were visited 
during ground and air surveys. The degree of accuracy of burn scar and fire damage mapping was assessed using 
random samples of geocoded photographs and videotapes recorded during five air surveys and block forest 
inventories in one damaged forest area. Changes in Radar backscatter induced by fire proved to be strong. In 
images acquired during the drought period, a decrease of 2-4 dB was observed in burned areas. Under dry 
conditions of three fire damage classes could be discriminated by different types and degrees of change to radar 
reflectivity and image texture. The total fire-affected area was 5.2 Mio. ha. Mapping accuracy was assessed to be 
higher than 90 percent for burn-scar identification, while the accuracy of discrimination of different damage 
classes was less than 70 percent. Ground and aerial evidence suggest that the marked decrease in backscatter can 
be attributed to the removal of the vegetation cover and subsequently higher contribution of backscatter from dry 
soil. The high mapping accuracy for burn scars allows assessment of fire affected areas using standard ERS-2 
satellite imagery to become operational. 
KURZFASSUNG 
In Ost-Kalimantan, einer wührend einer starken Trockenperiode 1997/98 schwer durch Vegetationsbrände 
geschädigtem Provinz Indonesiens wurden Brandfláchen und Feuerscháden mit Hilfe von ERS-2 SAR 
Radarbildern kartiert. Insgesamt 46 ERS-SAR Precision Images wurden verwendet, um die gesamte Brandflüche 
der Provinz zu erfassen. Zur Erforschung der Auswirkungen der Bránde auf die Radar-Rückstreuung wurden 
Testgebiete unterschiedlicher Schádigungsstufen untersucht, die bei Boden- und flugzeuggestützten Kampagnen 
aufgesucht wurden. Die Genauigkeit der Kartierung wurde mit Hilfe zufállig ausgewählte Stichproben aus 
geocodierten Fotografien und Videoaufnahmen, die während fünf Befliegungen aufgenommen wurden, und mit 
Block-Inventuren in einem geschädigten Waldgebiet geschätzt. Änderungen in der Radar-Rückstreung waren 
deutlich. In Bildern, die während der Trockenperiode aufgenommen wurden, betrug der Rückgang in 
verbrannten Gebieten 2-4 dB. In während der Trockenzeit aufgenommenen Bildern konnten drei 
Schadensklassen aufgrund von Veränderungen der Radar-Rückstreuung und der Bildtextur unterschieden 
werden. Die gesamte feuergeschädigte Fläche beträgt 5.2 Mio. ha. Die Genauigkeit der Kartierung ist höher als 
90% für die Identifikation der Brandflächen und weniger als 70% für die Unterscheidung der Schadensklassen. 
Boden- und luftgestützte Beobachtungen legen nahe, daß der Rückgang der Radar-Rückstreuung auf die 
Zerstörung der Vegetationsdecke und die darauffolgende Erhöhung des Rückstreuanteils von unbedecktem, 
trockenen Boden zurückzuführen ist. Die hohe Genauigkeit der Kartierung erlaubt es, feuergeschädigte Flächen 
mit ERS-2 operationell zu erfassen. 
1 INTRODUCTION 
1.1 Scope of the study 
More than 80% of vegetation fires are estimated to occur in the tropics and subtropics (Dwyer et al. 1998). 
Monitoring inaccessible tropical areas for the sake of fire control and fire damage assessment is therefore an 
important remote sensing application. Fire detection and monitoring with optical sensors faces limitations due to 
frequent cloud coverage in tropical regions, while microwave sensors are able to penetrate clouds and haze. This 
paper deals with the identification of burn scars and fire damage assessment using radar images in an area 
  
1286 International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. Vol. XXXIII, Part B7. Amsterdam 2000.