Published September 7, 2022 | Version v1
Publication Open

First results of PRISMA satellite data applied to water quality monitoring in Argentina

Creators

  • 1. National Space Activities Commission
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente

Description

Water has historically been considered a renewable resource, however in the last century a sustained degradation of its quality has been observed, both in continental and oceanic systems due to anthropic impact. In this context, the management of water resources by satellite technology represents a central point in public policies since they allow anticipating and adapting to these disturbances. In this work, Sentinel 2-MSI multispectral and PRISMA hyperspectral sensors are used to carry out an analysis of different optical water types in North-East of Argentina. Convolutional procedure was used to compare sensors responses for atmospheric corrected products and RMSE (root mean square error), BIAS and MAE (mean absolute error) metrics were used to assess their performance. Differences below 1 percent were obtained in all cases, indicating an excellent match-up between both sensors. From hyperspectral PRISMA data it was possible to detect quantitative shift towards reddish wavelengths as turbidity of Parana River increases along a transect as well as an increase of the peak value in magnitude. This work opens new opportunities to monitor water quality changes related to optical constituents with deeper details in space and time in highly urbanized and perturbed regions.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعتبر المياه تاريخيًا موردًا متجددًا، ولكن في القرن الماضي لوحظ تدهور مستمر في جودتها، سواء في النظم القارية أو المحيطية بسبب التأثير البشري. وفي هذا السياق، تمثل إدارة الموارد المائية بواسطة تكنولوجيا الأقمار الصناعية نقطة مركزية في السياسات العامة لأنها تسمح بتوقع هذه الاضطرابات والتكيف معها. في هذا العمل، يتم استخدام مستشعرات Sentinel 2 - MSI متعددة الأطياف ومستشعرات PRISMA فائقة الطيف لإجراء تحليل لأنواع مختلفة من المياه البصرية في شمال شرق الأرجنتين. تم استخدام الإجراء الالتفافي لمقارنة استجابات المستشعرات للمنتجات المصححة في الغلاف الجوي وتم استخدام مقاييس RMSE (متوسط الخطأ التربيعي الجذر) والتحيز و MAE (متوسط الخطأ المطلق) لتقييم أدائها. تم الحصول على اختلافات أقل من 1 في المائة في جميع الحالات، مما يشير إلى وجود تطابق ممتاز بين كلا المستشعرين. من بيانات PRISMA فائقة الطيف، كان من الممكن اكتشاف التحول الكمي نحو الأطوال الموجية المحمرة مع زيادة تعكر نهر بارانا على طول المقطع العرضي بالإضافة إلى زيادة قيمة الذروة في الحجم. يفتح هذا العمل فرصًا جديدة لمراقبة تغيرات جودة المياه المتعلقة بالمكونات البصرية مع تفاصيل أعمق في المكان والزمان في المناطق شديدة التحضر والاضطراب.

Translated Description (French)

L'eau a toujours été considérée comme une ressource renouvelable, mais au siècle dernier, une dégradation soutenue de sa qualité a été observée, à la fois dans les systèmes continentaux et océaniques en raison de l'impact anthropique. Dans ce contexte, la gestion des ressources en eau par la technologie satellitaire représente un point central des politiques publiques puisqu' elles permettent d'anticiper et de s'adapter à ces perturbations. Dans ce travail, les capteurs multispectraux Sentinel 2-MSI et hyperspectraux PRISMA sont utilisés pour effectuer une analyse de différents types d'eau optique dans le nord-est de l'Argentine. La procédure de convolution a été utilisée pour comparer les réponses des capteurs pour les produits corrigés de l'atmosphère et les mesures RMSE (erreur quadratique moyenne), BIAS et MAE (erreur absolue moyenne) ont été utilisées pour évaluer leurs performances. Des différences inférieures à 1 % ont été obtenues dans tous les cas, ce qui indique une excellente correspondance entre les deux capteurs. À partir des données hyperspectrales de PRISMA, il a été possible de détecter un déplacement quantitatif vers des longueurs d'onde rougeâtres à mesure que la turbidité de la rivière Parana augmente le long d'un transect ainsi qu'une augmentation de la valeur de crête en magnitude. Ce travail ouvre de nouvelles opportunités pour surveiller les changements de qualité de l'eau liés aux constituants optiques avec des détails plus profonds dans l'espace et le temps dans les régions fortement urbanisées et perturbées.

Translated Description (Spanish)

Históricamente, el agua ha sido considerada un recurso renovable, sin embargo, en el último siglo se ha observado una degradación sostenida de su calidad, tanto en los sistemas continentales como oceánicos debido al impacto antrópico. En este contexto, la gestión de los recursos hídricos mediante tecnología satelital representa un punto central en las políticas públicas ya que permiten anticiparse y adaptarse a estas perturbaciones. En este trabajo, se utilizan sensores multiespectrales y PRISMA hiperespectrales Sentinel 2-MSI para realizar un análisis de diferentes tipos ópticos de agua en el noreste de Argentina. Se utilizó el procedimiento convolucional para comparar las respuestas de los sensores para los productos corregidos atmosféricos y se utilizaron las métricas RMSE (error cuadrático medio), SESGO y MAE (error absoluto medio) para evaluar su rendimiento. Se obtuvieron diferencias por debajo del 1 por ciento en todos los casos, lo que indica un excelente emparejamiento entre ambos sensores. A partir de los datos hiperespectrales de PRISMA fue posible detectar un cambio cuantitativo hacia longitudes de onda rojizas a medida que aumenta la turbidez del río Paraná a lo largo de un transecto, así como un aumento del valor máximo en magnitud. Este trabajo abre nuevas oportunidades para monitorear los cambios en la calidad del agua relacionados con los componentes ópticos con detalles más profundos en el espacio y el tiempo en regiones altamente urbanizadas y perturbadas.

Files

paper_7976%20%282%29.pdf.pdf

Files (5.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7250a7702a18bd583456ca7635bb7155
5.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
النتائج الأولى لبيانات الأقمار الصناعية بريزما المطبقة على مراقبة جودة المياه في الأرجنتين
Translated title (French)
Premiers résultats des données satellitaires PRISMA appliquées à la surveillance de la qualité de l'eau en Argentine
Translated title (Spanish)
Primeros resultados de los datos satelitales de PRISMA aplicados al monitoreo de la calidad del agua en Argentina

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4312982845
DOI
10.1109/argencon55245.2022.9939810

Is supplement to
https://openalex.org/W4327563490 (Other)
https://openalex.org/W4316465086 (Other)
https://openalex.org/W4205174160 (Other)
https://openalex.org/W3209970181 (Other)
https://openalex.org/W2988577871 (Other)
https://openalex.org/W2758145160 (Other)
https://openalex.org/W2343343867 (Other)
https://openalex.org/W2072166414 (Other)
https://openalex.org/W2022304901 (Other)
https://openalex.org/W2018850895 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1969083190
  • https://openalex.org/W1969753304
  • https://openalex.org/W2010319424
  • https://openalex.org/W2056029871
  • https://openalex.org/W2069674806
  • https://openalex.org/W2082167141
  • https://openalex.org/W2105900206
  • https://openalex.org/W2113865576
  • https://openalex.org/W2161247168
  • https://openalex.org/W2169929747
  • https://openalex.org/W2191483095
  • https://openalex.org/W2498786882
  • https://openalex.org/W2513884524
  • https://openalex.org/W2530493514
  • https://openalex.org/W2597944323
  • https://openalex.org/W2599835997
  • https://openalex.org/W2616143942
  • https://openalex.org/W2649811801
  • https://openalex.org/W2790559779
  • https://openalex.org/W2794762853
  • https://openalex.org/W2809570340
  • https://openalex.org/W2860037193
  • https://openalex.org/W2891166038
  • https://openalex.org/W2901018016
  • https://openalex.org/W2901104873
  • https://openalex.org/W2901677692
  • https://openalex.org/W2917410181
  • https://openalex.org/W2943308613
  • https://openalex.org/W2943710862
  • https://openalex.org/W2956283068
  • https://openalex.org/W2971692190
  • https://openalex.org/W2972681990
  • https://openalex.org/W2995976122
  • https://openalex.org/W3010720430
  • https://openalex.org/W3018952706
  • https://openalex.org/W3024919957
  • https://openalex.org/W3033808886
  • https://openalex.org/W3034470136
  • https://openalex.org/W3041290234
  • https://openalex.org/W3041868921
  • https://openalex.org/W3043213779
  • https://openalex.org/W3049150327
  • https://openalex.org/W3077712153
  • https://openalex.org/W3096612800
  • https://openalex.org/W3104943596
  • https://openalex.org/W3111428295
  • https://openalex.org/W3133830456
  • https://openalex.org/W3195629088
  • https://openalex.org/W3198963237