Wetland Water Level Monitoring Using Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR): A Review

Abstract

The production of spatially detailed quantitative maps of water level variations in flooded vegetation, and the detection of flow patterns and discontinuities in both managed and natural wetland ecosystems provide valuable information for monitoring these unique environments. Hydrological monitoring of wetlands is also critical for maintaining and preserving the habitat of various plant and animal species. Over the last two decades, advances in remote sensing technologies have supported wetland monitoring and management in several aspects, including classification, change detection, and water level monitoring. In particular, Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) has emerged as a promising tool for hydrological monitoring of wetland water bodies. However, a comprehensive review of the status, trends, techniques, advances, potentials, and limitations of this technique is lacking. In this study, we evaluate the use of InSAR for hydrological monitoring of wetlands, discuss the main challenges associated with this technique, recommend possible solutions to mitigate the main problems identified in the literature, and present opportunities for future research.

RÉSUMÉ

La production de cartes quantitatives détaillées de la variation du niveau d’eau de la végétation submergée et la détection des régimes d’écoulement et des discontinuités fournissent des renseignements importants sur les milieux humides, tant à l’état naturel que dans les zones aménagées. La surveillance hydrologique des milieux humides est essentielle au maintien et à la préservation de l’habitat de la faune et de la flore. Au cours des deux dernières décennies, les progrès techniques en télédétection ont contribué à la surveillance et à la gestion des milieux humides à plusieurs égards, dont la classification, la détection des changements et le suivi du niveau d’eau. En particulier, l’interférométrie par radar à synthèse d'ouverture (InSAR) s’est avérée un instrument prometteur pour la surveillance hydrologique des étendues d’eau en milieu humide. Il manque cependant une revue exhaustive de l'état, des tendances, des techniques, des avancés, du potentiel et des limitations de cette approche. Dans la présente étude, nous évaluons l’utilisation de l’InSAR pour la surveillance hydrologique des milieux humides, nous discutons des défis liés à cette technique, nous recommandons des solutions potentielles pour mitiger les problèmes principaux identifiés dans la littérature et nous présentons des possibilités de recherche future.

Acknowledgments

This research was undertaken with the financial support of the Government of Canada through the federal Department of Environment and Climate Change, and the Research & Development Corporation of Newfoundland and Labrador. The authors wish to thank these organizations for the generous financial supports. The authors would also like to thank the anonymous reviewers for their helpful comments and suggestions.