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Systematic Water Fraction Estimation for a Global and Daily Surface Water Time-Series

Mayr, Stefan und Klein, Igor und Rutzinger, Martin und Kuenzer, Claudia (2021) Systematic Water Fraction Estimation for a Global and Daily Surface Water Time-Series. Remote Sensing, 13 (14), Seiten 1-21. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs13142675. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2072-4292/13/14/2675

Kurzfassung

Fresh water is a vital natural resource. Earth observation time-series are well suited to monitor corresponding surface dynamics. The DLR-DFD Global WaterPack (GWP) provides daily information on globally distributed inland surface water based on MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) images at 250 m spatial resolution. Operating on this spatiotemporal level comes with the drawback of moderate spatial resolution; only coarse pixel-based surface water quantification is possible. To enhance the quantitative capabilities of this dataset, we systematically access subpixel information on fractional water coverage. For this, a linear mixture model is employed, using classification probability and pure pixel reference information. Classification probability is derived from relative datapoint (pixel) locations in feature space. Pure water and non-water reference pixels are located by combining spatial and temporal information inherent to the time-series. Subsequently, the model is evaluated for different input sets to determine the optimal configuration for global processing and pixel coverage types. The performance of resulting water fraction estimates is evaluated on the pixel level in 32 regions of interest across the globe, by comparison to higher resolution reference data (Sentinel-2, Landsat 8). Results show that water fraction information is able to improve the product’s performance regarding mixed water/non-water pixels by an average of 11.6% (RMSE). With a Nash-Sutcliffe efficiency of 0.61, the model shows good overall performance. The approach enables the systematic provision of water fraction estimates on a global and daily scale, using only the reflectance and temporal information contained in the input time-series.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/144749/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Systematic Water Fraction Estimation for a Global and Daily Surface Water Time-Series
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mayr, Stefanstefan.mayr (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klein, IgorIgor.Klein (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0113-8637NICHT SPEZIFIZIERT
Rutzinger, MartinInstitute of Geography, University of InnsbruckNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kuenzer, Claudiaclaudia.kuenzer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 Juli 2021
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.3390/rs13142675
Seitenbereich:Seiten 1-21
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:earth observation; Landsat; MODIS; remote sensing; probability; Sentinel-2; subpixel; water
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Dynamik der Landoberfläche
Hinterlegt von: Klein, Igor
Hinterlegt am:22 Okt 2021 10:12
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:00

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