A Method to Derive Tidal Flat Topography in Nantong, China Using MODIS Data and Tidal Levels

Abstract

Multispectral remote sensing data have proven to be useful in deriving tidal flat topography. However, limited satellite observations over a certain period have large uncertainties. In this study, we used MODIS time-series data with a high observational frequency to generate accurate tidal flat topography in Nantong, China based on the relationship between the T_Tide-derived tidal levels and the MODIS-derived inundation frequency map. First, 8-day MOD09Q1 data from 2007 to 2008 were used to perform the land-water classification. Second, 92 land-water maps were stacked to generate the inundation frequency map of the tidal flat. Then, the T_Tide package was applied to calculate the tidal levels at Lvsi Tide Gauge Station. Finally, the inundation frequency map and the tidal levels were integrated to derive the tidal flat topography, which agreed well with the in-situ elevation data (RMSE = 0.40 m, r = 0.89) and the Landsat-based elevation data (RMSE = 0.18 m, r = 0.98). In addition, the derived slopes agreed well with the slopes from the in-situ elevation data (RMSE = 1.00‰, r = 0.85). We highlighted the necessity of using all MODIS data for deriving an accurate tidal flat topography. Our proposed method has a potential to derive tidal flat topography and temporal changes over the past 20 years from MODIS data.

Résumé

Les observations satellitaires multispectrales se sont avérées utiles pour extraire la topographie des estrans. Toutefois, un petit nombre d’observations satellitaires sur une certaine période amènent de grandes incertitudes. Dans cette étude, nous avons utilisé des séries temporelles de données MODIS avec une fréquence d’observation élevée pour générer la topographie de l’estran à Nantong, Chine, basée sur la relation entre les niveaux de marée prédits, T_Tide. et la carte de fréquence d’inondation dérivée de MODIS. Premièrement, les données MOD09Q1 (8 jours) de 2007 à 2008 ont été utilisées pour effectuer la classification terre-eau. Deuxièmement, 92 cartes terre-eau ont été empilées pour générer la carte des fréquences d’inondation de l’estran. Ensuite, la relation T_Tide a été appliquée pour calculer les niveaux de marée à la station de jaugeage Lvsi. Enfin, la carte des fréquences d’inondation et les niveaux de marée ont été intégrés pour extraire la topographie de l’estran laquelle concordait bien avec les données d’altitude in-situ (RMSE = 0,40 m, r = 0,89) et les données d’altitude basées sur Landsat (RMSE = 0,18 m, r = 0,98). De plus, les pentes estimées concordaient bien avec celles des données d’altitude in-situ (RMSE = 1,00‰, r = 0,85). Nous avons souligné la nécessité d’utiliser toutes les données MODIS disponibles pour dériver une topographie précise de l’estran. La méthode proposée a le potentiel d’extraire la topographie des estrans et les changements temporels au cours des 20 dernières années à partir des données MODIS.

Additional information

Funding

This research was funded by Nanjing Normal University Startup Research Foundation [184080H202B254] and the National Key Research and Development Plan (2017-YFC-1405500).