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Retrieval of suspended sediment concentrations using Landsat-8 OLI satellite images in the Orinoco River (Venezuela) - 21/12/17

Doi : 10.1016/j.crte.2017.08.004 
Santiago Yepez a, b, , Alain Laraque a, Jean-Michel Martinez a, Jose De Sa b, Juan Manuel Carrera d, Bartolo Castellanos c, Marjorie Gallay e, Jose L. Lopez c
a GET, UMR5563, CNRS/IRD/Université Toulouse-3, 14, avenue Édouard-Belin, 31400 Toulouse, France 
b CPDI, Fundación Instituto de Ingeniería (FIIIDT), 1040-A Estado Miranda, Venezuela 
c IMF–UCV Instituto de Mecánica de Fluidos, 1040-A Caracas, Venezuela 
d COEA, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC), 1020-A Caracas, Venezuela 
e UG–Université de Guyane, Cayenne, French Guiana 

Corresponding author at: GET, UMR5563, CNRS/IRD/Université Toulouse-3, 14, avenue Édouard-Belin, 31400 Toulouse, France.
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Thursday 21 December 2017
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Abstract

In this study, 81 Landsat-8 scenes acquired from 2013 to 2015 were used to estimate the suspended sediment concentration (SSC) in the Orinoco River at its main hydrological station at Ciudad Bolivar, Venezuela. This gauging station monitors an upstream area corresponding to 89% of the total catchment area where the mean discharge is of 33,000m3·s−1. SSC spatial and temporal variabilities were analyzed in relation to the hydrological cycle and to local geomorphological characteristics of the river mainstream. Three types of atmospheric correction models were evaluated to correct the Landsat-8 images: DOS, FLAASH, and L8SR. Surface reflectance was compared with monthly water sampling to calibrate a SSC retrieval model using a bootstrapping resampling. A regression model based on surface reflectance at the Near-Infrared wavelengths showed the best performance: R2=0.92 (N=27) for the whole range of SSC (18 to 203mg·l−1) measured at this station during the studied period. The method offers a simple new approach to estimate the SSC along the lower Orinoco River and demonstrates the feasibility and reliability of remote sensing images to map the spatiotemporal variability in sediment transport over large rivers.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Suspended sediment concentration, Funnel effect, Surface Reflectance, Landsat-8, Atmospheric correction, Orinoco River, L8SR


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