Skip to main content
Have a personal or library account? Click to login
Application of Sentinel-2 Level 1C Satellite Imagery for Inland Surface Water Bodies Detection in Temperate Climates Based on Water Indices Cover

Application of Sentinel-2 Level 1C Satellite Imagery for Inland Surface Water Bodies Detection in Temperate Climates Based on Water Indices

Open Access
|Sep 2026

References

  1. Acharya T.D., Subedi A., Lee D.H., 2018. Evaluation of water indices for surface water extraction in a Landsat 8 scene of Nepal. Sensors 18(2580): 1–15. DOI 10.3390/s18082580.
  2. Albertz J., 2007. Einführung in die Fernerkundung. Grundlagen der Interpretation von Luft- und Satellitenbildern. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt.
  3. Ali S.I., Dirawan G.D., Hasim A.H., Abidin M.R., 2019. Detection of changes in surface water bodies urban area with NDWI and MNDWI methods. International Journal on Advanced Science Engineering Information Technology 9(3): 946–951. DOI 10.18517/ijaseit.9.3.8692.
  4. Astsatryan H., Grigoryan H., Abrahamyan R., Asmaryan S., Muradyan V., Tepanosyan G., Guigoz Y., Giuliani G., 2022. Shoreline delineation service: Using an Earth Observation Data Cube and Sentinel 2 images for coastal monitoring. Earth Science Informatics 15: 1587–1596. DOI 10.1007/s12145-022-00806-7.
  5. Babiński Z., 1984. Interpretacja zdjęć lotniczych w badaniu dynamiki mezoform korytowych dolnej Wisły. Fotointerpretacja w Geografii VII(17): 50–58.
  6. Baraniecki L., Ruszczycka-Mizera M., 1977. Fotointerpretacja jako metoda badania rozwoju współczesnych procesów dolinnych. Fotointerpretacja w Geografii II(12): 83–93.
  7. Bartolucci L.A., Robinson B.F., Silva R., 1977. Field measurements of the spectral response of natural waters. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 43(5): 595–598.
  8. Bijeesh T.V., Narasimhamurthy K.N., 2019. A comparative study of spectral indices for sufrace water delineation using Landsat 8 images. International Conference on Data Science and Communication CHRIST (Deemed to be University), Bangalore, India.
  9. Boak E.H., Turner I.L., 2005. Shoreline definition and detection: A review. Journal of Coastal Research 214: 688–703. DOI 10.2112/03-0071.1.
  10. Borkowski G., Młynarczyk A., Plichta A., Tritt R., 2024. Selected methods for determining inconclusively identifiable shorelines of watercourses and lakes. Reports on Geodesy and Geoinformatics 117: 30–37. DOI 10.2478/rgg-2024-0004.
  11. Burshtynska K., Holochkin M., Tretyak S., Zayats I., 2017. Monitoring of the riverbeds of River Dniester using GIS technologies. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji 29: 25–36. DOI: 10.14681/afkit.2017.002.
  12. Burshtynska K., Shevchuk V., Tretyak S., Vekliuk V., 2016. Monitoring of the riverbeds of Rivers Dniester and Tisza of the Carpathian Region. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences XLI-B7: 177–182. DOI 10.5194/isprs-archives-XLI-B7-177-2016.
  13. Dajek J., Banasiak M., Chariza K., Curyło S., Dajek M., Derkowska-Pająkiewicz D., Dzieniszewska T., Fiedor J., Fret M., Jakubiak J., Romanowska J., Kaczkerek D., 2011. Atlas Geograficzny. Polska, kontynenty, świat. Nowa Era, Warszawa.
  14. Dobrowolski A., Głowacka B., Krupa-Marchlewska J., 2004. Określenie zmian morfologicznych koryta Wisły powyżej Warszawy w oparciu o lotnicze zobrazowanie terenu metodą wideo-komputerową. Teledetekcja Środowiska 33: 52–57.
  15. Du Z., Linghu B., Ling F., Li W., Tian W., Wang H., Gui Y., Sun B., Zhang X., 2012. Estimating surface water area changes using time-series Landsat data in the Qingjiang River Basin, China. Journal of Applied Remote Sensing 6(1): 063609. DOI 10.1117/1.jrs.6.063609.
  16. Du Z., Li W., Zhou D., Tian L., Ling F., Wang H., Gui Y., Sun B., 2014. Analysis of Landsat-8 OLI imagery for land surface water mapping. Remote Sensing Letters 5(7): 672–681. DOI 10.1080/2150704X.2014.960606.
  17. Dworak T.Z., Hejmanowska B., Pyka K., 2011. Problemy teledetekcyjnego monitoringu środowiska. T. II. Teledetekcja wód i powierzchni Ziemi. Wydawnictwa AGH, Kraków.
  18. Feyisa G., Meiby H., Fensholt R., Proud S., 2014. Automated water extraction index: A new technique for surface water mapping using Landsat imagery. Remote Sensing of Environment 140: 23–35. DOI 10.1016/j.rse.2013.08.029.
  19. Florek W., 1983. Zastosowanie zdjęć lotniczych w badaniach den dolin rzecznych (na przykładzie dolnego Bobru). Fotointerpretacja w Geografii 16: 22–33.
  20. Ghosh S., Hoque M.M., Islam A., Barman S.D., Mahammad S., Rahman A., Maji N.K., 2023. Characterizing floods and reviewing flood management strategies for better community resilience in a tropical river basin, India. Natural Hazards 115(2): 1799–1832. DOI 10.1007/s11069-022-05618-y.
  21. Hejmanowska B., Wężyk P., Bajorek-Zydroń K., Chormański J., Cisło-Lesicka U., Głowienka E., Jasiewicz J., Jaskuła J., Jędrzejczak E., Kaźmierowski C., Kramarczyk P., Królewicz S., Mleczko M., Mróz M., Ostrowska N., Piekarczyk J., Słapińska M., Sojka M., Szporak-Wasilewska S., Wróżyński R., Zapłata R., Zięba-Kulawik K., ŻądłoA., 2020. Dane satelitarne dla Administracji Publicznej. Polska Agencja Kosmiczna. polsa.gov.pl/wp-content/themes/polsa/files/Podrecznik.pdf (accessed: 26.11.2025).
  22. Hojan M., Rurek M., 2021. Effect of emergency water discharges from the dam in Włocławek on the sedimentary structures of channel bars in the lower flow regime of the river Vistula. Water 13: 328. DOI 10.3390/w13030328.
  23. Hossain F., Kamal M.A., Afrin T., 2024. Fluvio-geomorphic change of the Padma-Meghna river course using the NDWI and MNDWI techniques. Water Science 38(1): 293–310. DOI 10.1080/23570008.2024.2344752.
  24. Jiang H., Feng M., Zhu Y., Lu N., Huang J., Xiao T., 2014. An automated method for extracting rivers and lakes from Landsat imagery. Remote Sensing 6: 5067–5089. DOI 10.3390/rs6065067.
  25. Ji L., Zhang L., Wylle B., 2009. Analysis of dynamic thresholds for the normalized difference water index. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 75(11): 1307–1317. DOI 10.14358/PERS.75.11.1307.
  26. Kaplan G., Avdan U., 2017. Object-based water body extraction model using Sentinel-2 satellite imagery. European Journal of Remote Sensing 50(1): 137–143. DOI 10.1080/22797254.2017.1297540.
  27. Khan N.H.R., 2022. Study of fluctuations in surface area of Lake Haramaya using NDWI and MNDWI methods. Journal of Geospatial Information Science and Engineering 5(1): 36–41. DOI 10.22146/jgise.68630.
  28. Kryniecka K., Magnuszewski A., 2020. Use of Sentinel-2 images for the detection of sandbars along the lower vistula. Acta Scientiarum Polonorum Formatio Circumiectus 19(2): 23–33. DOI 10.15576/ASP.FC/2020.19.2.23.
  29. Kryniecka K., Magnuszewski A., 2021. Application of satellite Sentinel-2 images to study alternate sandbars movement at Lower Vistula River (Poland). Remote Sensing 13: 1505. DOI 10.3390/rs13081505.
  30. Kuenzer C., Guo H., Huth J., Leinenkugel P., Li X., Dech S., 2013. Flood mapping and flood dynamics of the Mekong Delta: ENVISAT-ASAR-WSM based time series analyses. Remote Sensing 5: 687–715. DOI 10.3390/rs5020687.
  31. Kumar Pal P., Rahman A., Anika Yunus D., 2017. Analysis on River Bank erosion-accretion and bar dynamics using multi-temporal satellite images. American Journal of Water Resources 5(4): 132–141. DOI 10.12691/ajwr-5-4-6.
  32. Kupidura P., 2013. Distinction of lakes and rivers on satellite images using mathematical morphology. Biuletyn WAT LXII(3): 57–69.
  33. Laonamsai J., Julphunthong P., Saprathet T., Kimmany B., Ganchanasuragit T., Chomcheawchan P., Tomun N., 2023. Utilizing NDWI, MNDWI, SAVI, WRI, and AWEI for estimating erosion and deposition in Ping River in Thailand. Hydrology 10(3): 1–25. DOI 10.3390/hydrology10030070.
  34. Le T.S., Dell B., Harper R., 2024. A New Remote Sensing Index for Forest Dryness Monitoring Using Multi-Spectral Satellite Imagery. Forests 15(6): 915. DOI 10.3390/f15060915.
  35. Lei J., Li Z., Bruce W., 2009. Analysis of Dynamic Thresholds for the Normalized Difference Water Index. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing 11: 1307-1317. DOI 10.14358/PeRS.75.11.1307.
  36. Li W., Du Z., Ling F., Zhou D., Wang H., Gui Y., Sun B., Zhang X., 2013. A comparison of land surface water mapping using the normalized difference water index from TM, ETM+ and ALI. Remote Sensing 5(11): 5530–5549. DOI 10.3390/rs5115530.
  37. Łajczak A., Babiński Z., Falkowski T., Gierszewski P., Habel M., Plit J., Soja R., Szmańda J., 2021. Współczesne przemiany rzeźby koryta i równiny zalewowej Wisły. In: Kostrzewski A., Krzemień K., Migoń P., Starkel L., Winowski M., Zwoliński z. (eds), Współczesne przemiany rzeźby Polski. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań, 623-680.
  38. McFeeters S.K., 1996. The use of the Normalized Difference Water Index (NDWI) in the delineation of open water features. International Journal of Remote Sensing 17(7): 1425–1432. DOI 10.1080/01431169608948714.
  39. Ning F.C., Lee Y.C., 2012. Combining spectral water indices and mathematical morphology to evaluate surface water extraction in Taiwan. Water 13: 2774. DOI 10.3390/w13192774.
  40. Osińska-Skotak K., 2010. Metodyka wykorzystania superi hiperspektralnych danych satelitarnych w analizie jakości wód śródlądowych. Prace Naukowe, Geodezja 47: 3–153.
  41. Pan F., Xi X., Wang C., 2020. A comparative study of water indices and image classification algorithms for mapping inland surface water bodies using Landsat imagery. Remote Sensing 12: 1611. DOI 10.3390/rs12101611.
  42. Pereira L.E., Amorim G., Grigio A.M., Filho A.C.P., 2018. Comparative analysis of normalized difference water index (NDWI) methods in continental wetland. Anuario Do Instituto de Geociencias 41(2): 654–662. DOI 10.11137/2018_2_654_662.
  43. Pluto-Kossakowska J., Władyka M., Tulkowska W., 2018. Ocena obrazowych danych teledetekcyjnych do identyfikacji obiektów w zielonej i błękitnej infrastrukturze. Teledetekcja Środowiska 59: 13–27.
  44. Rashid M.B., Habib M.A., 2022. Channel bar development, braiding and bankline migration of the Brahmaputra-Jamuna river, Bangladesh through RS and GIS techniques. International Journal of River Basin Management 22(2): 1–13. DOI 10.1080/15715124.2022.2118281.
  45. Robak A., Gadawska A., Milczarek M., Lewiński S., 2016. Wykrywanie wody na zdjęciach optycznych Sentinel-2 na podstawie wskaźników wodnych. Teledetekcja Środowiska 55: 59–72.
  46. Sanyal J., Lu X., 2004. Application of remote sensing in flood management with special reference to monsoon Asia: A review. Natural Hazards 33(2): 283–301. DOI 10.1023/B:NHAZ.0000037035.65105.95.
  47. Sarp G., Ozcelik M., 2017. Water body extraction and change detection using time series: A case study of Lake Burdur, Turkey. Journal of Taibah University for Science 11(3): 381–391. DOI 10.1016/j.jtusci.2016.04.005.
  48. Schumann G.J.P., Neal J.C., Mason D.C., Bates P.D., 2011. The accuracy of sequential aerial photography and SAR data for observing urban flood dynamics, a case study of the UK summer 2007 floods. Remote Sensing of Environment 115: 2536–2546. DOI 10.1016/j.rse.2011.04.039.
  49. Simiyu G.W., Mwatelah J., 2025. Mapping water quality using remote sensing technology: A case study of Lake Victoria. Journal of Geoscience and Environment Protection 13(8): 225–252. DOI 10.4236/gep.2025.138013.
  50. Śmielak Ł, 2008. Charakterystyka zmian przebiegu koryta rzeki Słupi w granicach miasta Słupsk –ujęcie historyczne przy wykorzystaniu narzędzi GIS. Problemy Ekologii Krajobrazu 22: 279–284.
  51. Tobiasz M., 2012. Zmienność układu koryt rzecznych w dolinie Narwi na odcinku między Łapami a Żółtkami w II połowie XX wieku. Teledetekcja Środowiska 47: 15–31.
  52. Trafas K., 1975, Zmiany biegu koryta Wisły na wschód od Krakowa w świetle map archiwalnych i fotointerpretacji. Zeszyty Naukowe UJ. Prace Geograficzne 40: 703–117.
  53. Trafas K., 1977. Rekonstrukcja zmian biegu koryta Wisły na podstawie zdjęć lotniczych. Fotointerpretacja w Geografii 10: 29–39.
  54. Trinh L.H., Bien T.X., Dao K.H., 2024. Reservoir surface water area variations change research using Sentinel 2 MSI data. A case study in Dak Lak province, Central Highlands (Vietnam). Advances in Geodesy and Geoinformation 73(2): article no. E56. DOI 10.24425/agg.2024.150685.
  55. Wang B., Jun Xu Y., 2018. Dynamics of 30 large channel bars in the lower Mississippi River in response to river engineering from 1985 to 2015. Geomorphology 300(2): 31–44. DOI 10.1016/j.geomorph.2017.09.041.
  56. Wierzbicki G., Ostrowski P., Bartold P., Bujakowski F., Falkowski T., Osiński P., 2021. Urban geomorphology of the Vistula River valley in Warsaw. Journal of Maps 17: 170–185. DOI 10.1080/17445647.2020.1866698.
  57. Wilczyński R., Świątkiewicz A., Marcinkowski Z., Gołuch P., 1994. Zdjęcia lotnicze rzeki Wisły –rejestracja niskiego stanu wody. Fotointerpretacja w Geografii, Problemy Telegeoinformacji 24: 68–75.
  58. Xu H., 2005. A study on information extraction of water body with the modified normalized difference water index (MNDWI). Journal of Remote Sensing 9(5): 589–595. DOI:10.11834/jrs.20050586.
  59. Xu H., 2006. Modification of Normalised Difference Water Index (NDWI) to enhance open water features in remotely sensed imagery. International Journal of Remote Sensing 27(14): 3025–3033. DOI 10.1080/01431160600589179.
  60. Yang J., Du X., 2017. An enhanced water index in extracting water bodies from Landsat TM imagery. Annals of GIS 23(3): 141–148. DOI 10.1080/19475683.2017.1340339.
  61. Yang X., Zhao S., Qin X., Zhao N., Liang L., 2017. Mapping of urban surface water bodies from sentinel-2 MSI imagery at 10 m resolution via NDWI-based image sharpening. Remote Sensing 9: 596. DOI 10.3390/rs9060596.
  62. Zhou Y., Dong J., Xiao X., Xiao T., Yang Z., Zhao G., Zou Z., Qin Y., 2017. Open surface water mapping algorithms: A comparison of water-related spectral indices and sensors. Water 9: 256. DOI 10.3390/w9040256.
DOI: https://doi.org/10.14746/quageo-2026-0024 | Journal eISSN: 2081-6383 | Journal ISSN: 2082-2103 (formerly 0137-477X)
Language: English
Submitted on: May 29, 2025
Published on: Sep 17, 2026
Published by: Adam Mickiewicz University
In partnership with: Paradigm Publishing Services
Related subjects:

© 2026 Aleksandra Nisztuk, Małgorzata Frydrych, Krzysztof Będkowski, published by Adam Mickiewicz University
This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 License.