Published May 27, 2020 | Version v1
Publication Open

Retrieval of Turbidity on a Spatio-Temporal Scale Using Landsat 8 SR: A Case Study of the Ramganga River in the Ganges Basin, India

Creators

  • 1. Aerospace Information Research Institute
  • 2. Chinese Academy of Sciences
  • 3. National Water Research Center
  • 4. King Abdulaziz University
  • 5. Indian Institute of Technology Roorkee

Description

Nowadays, space-borne imaging spectro-radiometers are exploited for many environmental applications, including water quality monitoring. Turbidity is a standout amongst the essential parameters of water quality that affect productivity. The current study aims to utilize Landsat 8 surface reflectance (L8SR) to retrieve turbidity in the Ramganga River, a tributary of the Ganges River. Samples of river water were collected from 16 different locations on 13 March and 27 November 2014. L8SR images from 6 March and 17 November 2014 were downloaded from the United States Geological Survey (USGS) website. The algorithm to retrieve turbidity is based on the correlation between L8SR reflectance (single and ratio bands) and insitu data. The b2/b4 and b2/b3 bands ratio are proven to be the best predictors of turbidity, with R2 = 0.560 (p < 0.05) and R2 = 0.726 (p < 0.05) for March and November, respectively. Selected models are validated by comparing the concentrations of predicted and measured turbidity. The results showed that L8SR is a promising tool for monitoring surface water from space, even in relatively narrow river channels, such as the Ramganga River.

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

Translated Description (Arabic)

في الوقت الحاضر، يتم استغلال مقاييس طيف التصوير المحمولة في الفضاء للعديد من التطبيقات البيئية، بما في ذلك مراقبة جودة المياه. تعتبر العكارة من بين المعايير الأساسية لجودة المياه التي تؤثر على الإنتاجية. تهدف الدراسة الحالية إلى استخدام انعكاس سطح لاندسات 8 (L8SR) لاسترداد التعكر في نهر رامغانغا، أحد روافد نهر الجانج. تم جمع عينات من مياه الأنهار من 16 موقعًا مختلفًا في 13 مارس و 27 نوفمبر 2014. تم تنزيل صور L8SR من 6 مارس و 17 نوفمبر 2014 من موقع هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS). تعتمد خوارزمية استرداد التعكر على الارتباط بين انعكاس L8SR (النطاقات المفردة ونطاقات النسبة) والبيانات الداخلية. ثبت أن نسبة نطاقات b2/b4 و b2/b3 هي أفضل مؤشرات التعكر، حيث R2 = 0.560 (p < 0.05) و R2 = 0.726 (p < 0.05) لشهري مارس ونوفمبر على التوالي. يتم التحقق من صحة النماذج المختارة من خلال مقارنة تركيزات التعكر المتوقعة والمقاسة. أظهرت النتائج أن L8SR هي أداة واعدة لرصد المياه السطحية من الفضاء، حتى في القنوات النهرية الضيقة نسبيًا، مثل نهر رامغانغا.

Translated Description (French)

De nos jours, les spectro-radiomètres spatiaux d'imagerie sont exploités pour de nombreuses applications environnementales, y compris la surveillance de la qualité de l'eau. La turbidité est un des paramètres essentiels de la qualité de l'eau qui affectent la productivité. La présente étude vise à utiliser la réflectance de surface Landsat 8 (L8SR) pour récupérer la turbidité dans le fleuve Ramganga, un affluent du Gange. Des échantillons d'eau de rivière ont été prélevés à 16 endroits différents les 13 mars et 27 novembre 2014. Les images L8SR des 6 mars et 17 novembre 2014 ont été téléchargées sur le site Web de l'United States Geological Survey (USGS). L'algorithme de récupération de la turbidité est basé sur la corrélation entre la réflectance L8SR (bandes simples et de rapport) et les données in situ. Les rapports des bandes b2/b4 et b2/b3 se sont avérés être les meilleurs prédicteurs de la turbidité, avec R2 = 0,560 (p < 0,05) et R2 = 0,726 (p < 0,05) pour mars et novembre, respectivement. Les modèles sélectionnés sont validés en comparant les concentrations de turbidité prédite et mesurée. Les résultats ont montré que L8SR est un outil prometteur pour surveiller les eaux de surface depuis l'espace, même dans des canaux fluviaux relativement étroits, tels que la rivière Ramganga.

Translated Description (Spanish)

Hoy en día, los espectrorradiómetros de imágenes espaciales se explotan para muchas aplicaciones ambientales, incluido el monitoreo de la calidad del agua. La turbidez es uno de los parámetros esenciales de la calidad del agua que afectan a la productividad. El estudio actual tiene como objetivo utilizar la reflectancia superficial de Landsat 8 (L8SR) para recuperar la turbidez en el río Ramganga, un afluente del río Ganges. Se recogieron muestras de agua de río de 16 lugares diferentes el 13 de marzo y el 27 de noviembre de 2014. Las imágenes de L8SR del 6 de marzo y 17 de noviembre de 2014 se descargaron del sitio web del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). El algoritmo para recuperar la turbidez se basa en la correlación entre la reflectancia L8SR (bandas únicas y de relación) y los datos in situ. La relación de bandas b2/b4 y b2/b3 son los mejores predictores de turbidez, con R2 = 0,560 (p < 0,05) y R2 = 0,726 (p < 0,05) para marzo y noviembre, respectivamente. Los modelos seleccionados se validan comparando las concentraciones de turbidez prevista y medida. Los resultados mostraron que L8SR es una herramienta prometedora para monitorear las aguas superficiales desde el espacio, incluso en canales fluviales relativamente estrechos, como el río Ramganga.

Files

pdf.pdf

Files (2.7 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
md5:7d9c17380b6799deb3bd38e25cbcad6e
2.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
استرجاع العكارة على مقياس زماني مكاني باستخدام Landsat 8 SR: دراسة حالة لنهر رامغانغا في حوض نهر الجانج، الهند
Translated title (French)
Récupération de la turbidité à l'échelle spatio-temporelle à l'aide de Landsat 8 SR : une étude de cas de la rivière Ramganga dans le bassin du Gange, en Inde
Translated title (Spanish)
Recuperación de turbidez en una escala espacio-temporal utilizando Landsat 8 SR: un estudio de caso del río Ramganga en la cuenca del Ganges, India

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3033860354
DOI
10.3390/app10113702

Is supplement to
https://openalex.org/W4239095282 (Other)
https://openalex.org/W3211266215 (Other)
https://openalex.org/W3201643435 (Other)
https://openalex.org/W3159173380 (Other)
https://openalex.org/W3102701868 (Other)
https://openalex.org/W3018395630 (Other)
https://openalex.org/W261249232 (Other)
https://openalex.org/W2607474063 (Other)
https://openalex.org/W2530698147 (Other)
https://openalex.org/W2323916994 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1804415938
  • https://openalex.org/W1965287008
  • https://openalex.org/W1968322298
  • https://openalex.org/W1968803940
  • https://openalex.org/W1972765166
  • https://openalex.org/W1980406952
  • https://openalex.org/W1983614819
  • https://openalex.org/W2027559015
  • https://openalex.org/W2041467618
  • https://openalex.org/W2044645630
  • https://openalex.org/W2046980842
  • https://openalex.org/W2052201084
  • https://openalex.org/W2059325080
  • https://openalex.org/W2069617131
  • https://openalex.org/W2077735909
  • https://openalex.org/W2086951911
  • https://openalex.org/W2090199194
  • https://openalex.org/W2105900206
  • https://openalex.org/W2122925997
  • https://openalex.org/W2129935148
  • https://openalex.org/W2150729251
  • https://openalex.org/W2181838390
  • https://openalex.org/W2224088501
  • https://openalex.org/W2256767201
  • https://openalex.org/W2257568081
  • https://openalex.org/W2258560471
  • https://openalex.org/W2331003978
  • https://openalex.org/W2332911590
  • https://openalex.org/W2420617128
  • https://openalex.org/W2482775131
  • https://openalex.org/W2567966037
  • https://openalex.org/W2589889362
  • https://openalex.org/W2593209621
  • https://openalex.org/W2603743676
  • https://openalex.org/W2780316609
  • https://openalex.org/W2781536379
  • https://openalex.org/W2782478451
  • https://openalex.org/W2805379725
  • https://openalex.org/W2888975560
  • https://openalex.org/W2891554587
  • https://openalex.org/W2893721661
  • https://openalex.org/W2895211850
  • https://openalex.org/W2950002551
  • https://openalex.org/W2979145396
  • https://openalex.org/W3013222458
  • https://openalex.org/W3013476253
  • https://openalex.org/W3132999519
  • https://openalex.org/W4238564820