значение. Това се отнася особено за извършване на анализ на качеството на водите, оценка на водопотреблението и управление на водните ресурси. Бързото развитие на геоинформационните технологии през последните десетилетия предоставя възможност за прилагане на географските информационни системи( ГИС), както и методи и техники за дистанционно наблюдение за идентифициране на повърхностни водни обекти. В настоящето изследване са използвани оптични сателитни изображения от Sentinel-2 за анализ на промените в площта на повърхностните води в язовир „ Батак“( Западни Родопи, България). Анализът обхваща две години в два сезона – ноември( 2022 г.) и юли( 2024 г.). Той включва изчисляване на няколко водни индекса, напр. Индекс на нормализирана разлика на водата( NDWI), Sentinel- 2 водна маска( SWM), индекс на водно съотношение( WRI), метод на праговете и обектнобазиран анализ на изображения( OBIA). Резултатите са сравнени с in situ изследвания и свободно достъпни данни от Министерството на земеделието и храните( МЗХ). Те предоставят ценна пространствена информация за промените в обхвата на язовир „ Батак“, които не могат да бъдат идентифицирани само чрез измерване на водните нива или чрез картографски източници с различен мащаб. Това подчертава полезността на ефективната обработка на данни от сателитни изображения и може да допринесе за подобряване на управлението на водните ресурси, както и на качеството на съществуващите набори от данни, предоставени от Басейнова дирекция „ Източнобеломорски район“( Пловдив).
Ключови думи: Sentinel-2, водни индекси, метод на праговете, обектно-базиран анализ на изображения( OBIA), граници на повърхностни водни обекти, яз. Батак( Западни Родопи, България).
1. INTRODUCTION
Inland surface water bodies are important components of the hydrosphere and water ecosystems. Therefore, their identification and the delineation of the changes in their boundaries due to climate change and anthropogenic activities are important for various scientific purposes and water resource management. This particularly applies to the water quality assessment and analysis of the transformation and management of water resources. The rapid development of geoinformation technologies in recent decades provides an opportunity to utilize geographic information systems( GIS) and remote sensing methods and techniques to identify surface water bodies.
Many methods exist to determine their boundaries, mostly from optical satellite images, e. g. [ 1 ], [ 2 [, [ 5 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 17 [, [ 21 ], [ 23 ]. The main methods for extracting surface water bodies can be grouped as follows: 1) spectral index water-based and image thresholding, e. g. [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 23 ] and 2) supervised and unsupervised classification using a single frequency band or multiple bands, e. g. [ 7 ], [ 9 ].
In recent years, methods such as K-Means [ 7 ] have been used for unsupervised classification of water bodies. Various supervised classification approaches have also been used for this task. Examples of these include machine learning methods such as Random Forests [ 11 ], Decision Trees [ 2 ], Artificial Neural Network( ANN), Maximum Likelihood( ML) [ 17 ], [ 18 ]. [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], Support Vector Machines( SVM) [ 18 ], [ 25 ], and others.
The present study uses Sentinel-2 optical satellite images to analyze surface water area changes in the Batak Reservoir( Western Rhodopes, Bulgaria). The analysis covers two years in two seasons – November( 2022) and July( 2024). It includes the calculation of three water indices, namely Normalized Difference Water Index( NDWI) [ 13 ], Sentinel Water Mask( SWM) [ 17 ], and Water Ratio Index( WRI) [ 10 ], threshold methods, and object-based image analysis( OBIA) by using the Seeded Region Growing algorithm [ 3 ].
The results were compared with in situ investigation on September 19, 2024, and freely available data from the Ministry of Agriculture and Food [ 27 ]. They provide valuable spatial information about changes in the extent of the Batak Reservoir, which cannot be identified solely through water level measurements or maps of different scales. Additionally, they demonstrate the value of efficiently processing satellite imagery to enhance the quality of datasets provided by the East White Sea Basin Directorate( Plovdiv) and to support effective practices in the conservation, monitoring, and management of water resources.
269