Office of Ocean and Coastal Resource Management  |  Coastal Services Center
Land Cover Change Analysis in the 
Great Lakes, 1985 to 2010:
Data and Tools to Improve Conservation and Restoration Efforts
Brandon Krumwiede1
Nate Herold2
Jamie Carter1
1The Baldwin Group at NOAA OCRM | CSC
2NOAA OCRM | CSC
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What happens on the land, impacts what 
happens in the water…
Harmful Algae Bloom, Lake Erie, 2011
Credit: MERIS/NASA; Processed by NOAA/NOS/NCCOS
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Overview
• Coastal Change Analysis Program (C‐CAP)
• C‐CAP Trends in the Great Lakes
• Land Cover Atlas
• Wetland Potential Data Model
• Water Quality Assessment Tool (In Development)
• Open‐source Nonpoint Source Pollution and Erosion 
Comparison Tool (OpenNSPECT)
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Coastal Change Analysis Program
(C‐CAP)
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Coastal Change Analysis Program
(C‐CAP)
• NOAA maps 25% of the contiguous U.S. 
• Coastal Expression of the NLCD 
(National Land Cover Database)
NLCD is 95% C‐CAP in coastal areas
• Added focus on wetlands detail
• Updated every 5 years
• Produced through change detection 
and update mapping process
• High Resolution Available*
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C‐CAP Development: 2010/2011
as of  April 2014
Available Now 
(with improvements)
Available Now 
(without improvements)
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C‐CAP Development: Great Lakes
1975 1985 1996 2001 2006 2010 2015
Illinois FY15     
Indiana FY15     
Michigan FY15 Pending    
Minnesota FY15     
New York FY15 Pending    
Ohio FY15 Pending    
Pennsylvania FY15 Pending    
Wisconsin FY15     
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C‐CAP / NLCD Comparison
NLCD C‐CAP
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C‐CAP / NLCD Comparison
NLCD 2006 C‐CAP 2006 (Recolored)
Ottawa National Wildlife Refuge Area, Ohio
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C‐CAP Trends in the Great Lakes
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C‐CAP Trends in the Great Lakes
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C‐CAP Trends in the Great LakesPreliminary Results
Preliminary Results
Developed
Agriculture
Grassland
Forest
Scrub
Wetland
Barren
Open Water
‐3000
‐2000
‐1000
0
1000
2000
3000
Area (km2)
Net Land Cover Change in the Great Lakes
1996 ‐ 2010
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C‐CAP Trends in the Great Lakes
Percent Change 96 ‐ 01 01 ‐ 06 06 ‐ 10 96 ‐ 10
Developed 0.31% 0.12% 0.23% 0.66%
Agriculture ‐0.12% ‐0.08% ‐0.13% ‐0.33%
Grassland ‐0.27% 0.12% 0.04% ‐0.11%
Forest ‐0.13% ‐0.24% ‐0.26% ‐0.64%
Scrub 0.17% 0.07% 0.13% 0.37%
Wetland 0.05% 0.00% ‐0.01% 0.04%
Barren 0.05% 0.02% 0.00% 0.06%
Open Water ‐0.05% ‐0.01% 0.00% ‐0.06%
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C‐CAP Trends in the Great Lakes
1985
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C‐CAP Trends in the Great Lakes
2010
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C‐CAP Land Cover Atlas
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C‐CAP Land Cover Atlas
• Online Data Viewer (no desktop software required)
• User Friendly Access
• Summarizes general land change trends
• Customizable Analysis
• Now Available:
– 2010 Data
– Watershed Selection
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C‐CAP Land Cover Atlas
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C‐CAP Land Cover Atlas
Office of Ocean and Coastal Resource Management  |  Coastal Services Center
C‐CAP Land Cover Atlas
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C‐CAP Land Cover Atlas
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Wetland Potential Data Model
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C‐CAP Data Application:
Potential Wetland Modeling
Background:
• Improve wetland mapping 
accuracies 
• Use data and methods 
extendable nationally
• Align with Federal Geographic 
Data Committee (FGDC) 
wetland mapping standard 
• Provide flexibility for multiple 
wetland definitions 
• Integrate RS and ancillary 
data 
Challenges:
•Wetlands are not always wet
•Canopy is not easy to see through
•Landsat is often not the best 
scale for wetlands
•Ancillary data has not been 
available historically
•Best available data all have 
“warts” of their own
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Input Data Included:
• National Wetlands Inventory (NWI)
• Gridded Soil Survey Geographic (gSSURGO) Database
• National Hydrography Dataset (NHD)
• National Elevation Data (NED)
• Landsat Imagery
• Existing C‐CAP Land Cover
C‐CAP Data Application:
Potential Wetland Modeling
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C‐CAP Data Application:
Potential Wetland Modeling
• Step 1: Create a wetland potential surface from 
nationally available / standard data sets.
– Use the strengths of each to overcome the weaknesses of others.
• Step 2: Use this layer to flag and correct the 
mapping of wetlands land cover categories.
– Flag uplands that could be wet and wetlands that might not be.
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Water Quality Assessment Tool 
(In Development)
Office of Ocean and Coastal Resource Management  |  Coastal Services Center
Water Quality Assessment Tool
Focus Area Analysis & Reporting:
• Impervious Surfaces
• Forest Canopy
• Turf Grass
• Riparian Buffers
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Open‐source Nonpoint Source 
Pollution and Erosion Comparison 
Tool (OpenNSPECT)
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Open‐source Nonpoint Source Pollution and 
Erosion Comparison Tool (OpenNSPECT)
• Open‐source software
– Map Window 4.x (Windows)
• Data Inputs:
– Land Cover / Use
– Elevation
– Soil
– Rainfall Factor (R‐Factor)
– Precipitation
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Resources
Coastal Change Analysis Program
http://www.csc.noaa.gov/digitalcoast/data/ccapregional/
C‐CAP Land Cover Atlas
http://www.csc.noaa.gov/ccapatlas/
Open‐source Nonpoint Source Pollution and Erosion Comparison Tool
http://www.csc.noaa.gov/digitalcoast/tools/opennspect
Water Quality Assessment Tool
Coming Soon!
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Thank You! 
NOAA Coastal Services Center Contacts:
• Brandon Krumwiede – Great Lakes Geospatial Coordinator
brandon.krumwiede@noaa.gov
• Nate Herold – Physical Scientist, C‐CAP Manager
nate.herold@noaa.gov
• Dave Eslinger – Physical Scientist, OpenNSPECT Project Lead
dave.eslinger@noaa.gov

Land cover change analysis