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基于多时间序列Landsat-8遥感影像的珊瑚礁白化监测

吴柯 杨帆 徐莹

吴柯, 杨帆, 徐莹. 基于多时间序列Landsat-8遥感影像的珊瑚礁白化监测[J]. 地质科技通报, 2022, 41(5): 181-189. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0242
引用本文: 吴柯, 杨帆, 徐莹. 基于多时间序列Landsat-8遥感影像的珊瑚礁白化监测[J]. 地质科技通报, 2022, 41(5): 181-189. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0242
Wu Ke, Yang Fan, Xu Ying. Coral reef bleaching monitoring based on multitime Landsat-8 remote sensing image series[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2022, 41(5): 181-189. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0242
Citation: Wu Ke, Yang Fan, Xu Ying. Coral reef bleaching monitoring based on multitime Landsat-8 remote sensing image series[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2022, 41(5): 181-189. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0242

基于多时间序列Landsat-8遥感影像的珊瑚礁白化监测

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0242
基金项目: 

国家自然科学基金区域联合基金重点项目 U21A2013

"全球变化与海气相互作用(二期)"专项 GASI-01-DLYG-WIND01

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 2642022009

详细信息
    作者简介:

    吴柯(1981-),男,教授,博士生导师,主要从事遥感影像分析。E-Mail:tingke2000@126.com

  • 中图分类号: P627

Coral reef bleaching monitoring based on multitime Landsat-8 remote sensing image series

  • 摘要:

    近年来, 受人类活动和全球变暖的双重影响, 我国南海区域珊瑚礁生态系统退化, 发生白化现象。利用遥感技术监测和掌握珊瑚礁的白化情况, 对南海生态环境的保护和治理具有重大价值。首先通过多期海表温度数据获取珊瑚礁白化预警的区域, 选定西沙群岛永乐环礁中的羚羊礁作为研究对象; 然后, 提出了一种新型的珊瑚礁白化监测模型, 分别采取水深校正、珊瑚礁分类、反射率调整以及阈值选择等方式对2013-2018年的Landsat-8遥感影像开展了多时间序列的珊瑚礁白化监测研究。最终的结果显示, 该模型能够较为准确地获取珊瑚礁白化区域, 为南海珊瑚礁白化现象的长时间序列监测提供依据。

     

  • 图 1  2013-2018年(7-8月)珊瑚礁白化预警区域

    Figure 1.  Coral reef bleaching warning areas from 2013 to 2018 (July-August)

    图 2  研究区示意图

    a.研究区位置示意图; b.羚羊礁典型地貌类型

    Figure 2.  Schematic diagram of the study area

    图 3  光学数据珊瑚礁白化提取流程

    Figure 3.  Optical data coral reef bleaching extraction process

    图 4  羚羊礁原始影像彩色合成图与水深校正后最佳波段组合图对比

    Figure 4.  Color composite map of the original image of Antelope Reef compared with the best combination of wavebands after water column correction

    图 5  羚羊礁典型地貌光谱曲线

    Figure 5.  Spectral curve of typical substrates of Antelope Reef

    图 6  2013-2018年羚羊礁分类结果图

    Figure 6.  Classification chart of Antelope Reef from 2013 to 2018

    图 7  2013-2018年羚羊礁白化提取图

    Figure 7.  Bleaching extraction map Antelope Reef from 2013 to 2018

    图 8  2014-2018年羚羊礁白化率变化趋势图

    Figure 8.  Trend of bleaching rate in Antelope Reef from 2013 to 2018

    表  1  珊瑚礁白化预警分级

    Table  1.   Coral reef bleaching warning classification

    珊瑚礁白化预警级别 预警标准 影响
    无危险(1) HS≤0
    白化监视(2) 0<HS<1
    白化警告(3) HS≥1且0<DHW<4 有可能发生白化
    白化警报级别1(4) HS≥1且4≤DHW<8 很可能发生白化
    白化警报级别2(5) HS≥1且DHW≥8 可能出现死亡
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    表  2  2013-2018年羚羊礁区域地物分类结果

    Table  2.   Substrate classification results of the Antelope Reef area from 2013 to 2018

    类型 2013年分类结果 2014年分类结果 2015年分类结果 2016年分类结果 2017年分类结果 2018年分类结果
    像元数 百分比/% 像元数 百分比/% 像元数 百分比/% 像元数 百分比/% 像元数 百分比/% 像元数 百分比/%
    海洋 44 165 70.66 40 43 690 69.904 0 43 725 69.96 43 711 69.937 6 43 730 69.968 0 43 899 70.238 4
    珊瑚礁 8 555 13.688 0 7 981 12.769 6 7 991 12.785 6 9 153 14.644 8 8 788 14.060 8 8 382 13.411 2
    沙地 3 197 5.115 2 4 246 6.793 6 4 212 6.739 2 3 501 5.601 6 4 101 6.561 6 3 885 6.216 0
    泻湖 6 583 10.532 8 6 583 10.532 8 6 572 10.515 2 6 135 9.816 0 5 881 9.409 6 6 334 10.134 4
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    表  3  2013-2018年珊瑚礁白化结果

    Table  3.   Results of coral reef bleaching from 2013 to 2018

    类型 2013-2014年白化检测 2014-2015年白化检测 2015-2016年白化检测 2016-2017年白化检测 2017-2018年白化检测
    像元数 百分比/% 像元数 百分比/% 像元数 百分比/% 像元数 百分比/% 像元数 百分比/%
    海洋 43 690 69.904 0 43 725 69.960 0 43 711 69.937 6 43 730 69.968 0 43 899 70.238 4
    珊瑚礁 7 482 11.971 2 4 988 7.980 8 4 375 7.000 0 7 485 11.976 0 7 359 11.774 4
    沙地 4 246 6.793 6 4 212 6.739 2 3 501 5.601 6 4 101 6.561 6 3 885 6.216 0
    泻湖 6 583 10.532 8 6 572 10.515 2 6 135 9.816 0 5 881 9.409 6 6 334 10.134 4
    白化 499 0.798 4 3 003 4.804 8 4 778 7.644 8 1 303 2.084 8 1 023 1.636 8
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  • 收稿日期:  2022-09-14
  • 网络出版日期:  2022-11-10

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