融合浅层特征的深度卷积神经网络互花米草遥感监测方法

基于2018年10月份黄河口入海两侧的LANDSAT8 OLI影像,提取植被指数和缨帽变换分量共9维光谱特征,构建融合浅层特征的8层深度卷积神经网络(deepconvolutionalneuralnetwork,DCNN)分类模型,开展互花米草(SpartinaalternifloraLoisel)遥感监测的方法研究,并从不同的浅层特征来具体分析互花米草的监测结果。结果表明:(1)在分类方法上,DCNN模型的总体分类精度最高,达到90.33%,与支持向量机(support vector machine, SVM)、随机森林(random forest, RF)分类器相比,精度分别提高4.78%、2.7%,互花米草的生产者精度分别提高了2.56%、0.47%,说明在滨海湿地遥感影像分类中, DCNN有着更好的应用潜力;(2)融合浅层特征后, DCNN的总体分类精度和互花米草的识别精度分别提高了0.34%和3.25%,有效提高了对互花米草的监测能力。其中,融合归一化植被水分指数(NDII)浅层特征的DCNN分类方法中,互花米草的识别精度提高最多,为2.56%,比值植被指数(RVI)次之,为2.32%。研究结果可为互花米草的监测与管理提供技术与数据支撑。     

黄河口典型植被光谱及NDVI变化对比分析

作为黄河口地区两种典型的植被群落类型,芦苇群落(Comm. Phragmites australis)与互花米草群落(Comm. Spartina alterniflora)在遥感影像的表征较为相似,利用单时相遥感影像识别时,易存在混淆区域。工作中发现,两种植被处于不同生长期时,其遥感影像具有不同的表征。为了提高黄河口地区芦苇、互花米草两类植被群落遥感识别结果的可靠性,本文通过获取多时相遥感影像中芦苇、互花米草群落纯净像元的光谱值,分析植被"红边"光谱曲线随时间的变化特征,进一步计算研究区多期遥感影像NDVI (Normalized Difference Vegetation Index),提取纯净像元的NDVI值,对比分析这两种植被NDVI指数在时间序列上的变化特征,发现芦苇群落与互花米草群落的NDVI值在时间序列上存在明显区别。结果表明,利用5月的影像能够较好地识别芦苇群落的分布范围,利用11月影像能够较好地识别互花米草群落的分布范围。本研究结果可为今后黄河口地区这两类典型植被群落的遥感识别方法研究提供可靠依据。     

基于HY-1C CZI影像光谱指数重构数据MNF变换的红树林提取

本文基于广西山口国家红树林生态自然保护区的HY-1C卫星的海岸带成像仪(Coastal Zone Imager，CZI)影像，分析了红树林与一般陆地植被的光谱特征及其光谱指数的相关性，采用归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)、归一化差异水分指数(Normalized Difference Water Index，NDWI)、大气阻抗植被指数(Atmospheric Impedance Vegetation Index，ARVI)及利用CZI波段构建的光谱斜率比(CZI Visible Spectrum Slope Ratio，CVSSR)4个指数替代CZI原始波段形成重构数据，基于重构数据的最小噪声分离变换(Minimum Noise Fraction Rotation，MNF)结果分量，建立决策树并实现了红树林信息的自动提取。研究结果表明:结合本文所选光谱指数重构数据及MNF变换方法，能够有效增强CZI影像上红树林与一般陆地植被的光谱差异，基于MNF变换分量建立的决策树可有效提取红树林信息，经与专家解译结果比对，本文方法面积准确率达90%以上；经随机样本点验证，总体检测精度为88%。     

基于MODIS的沿海带状植被NDVI/EVI季节变化研究——以江苏沿海互花米草盐沼为例

植被指数的时空变化是目前全球变化研究的热点问题。该文以江苏沿海互花米草盐沼为例,运用MODIS数据探索沿海带状植被NDVI/EVI的季节变化规律。结果表明,互花米草的返青(出苗)、抽穗、种子成熟等主要物候期在VI曲线上均能得到很好体现。本研究可为监测互花米草盐沼扩展趋势、加强管理、趋利避害提供基础数据,同时也为沿海其它带状植被监测提供借鉴。     

联合星载光学和SAR影像的漳江口红树林与互花米草遥感监测

文章以福建省漳江口国家级红树林自然保护区为研究区, 提出了一种联合星载光学和合成孔径雷达(SAR)影像的红树林与互花米草分布的自动提取算法, 提取研究区内红树林和互花米草的空间分布。本研究选择2016年、2017年和2018年各一景低潮时的Sentinel-2 A光学影像数据, 获取植被和其他地物的光谱和纹理信息。算法首先基于归一化植被指数、增强型植被指数、地表水分指数以及数字高程模型的相关规则计算红树林和互花米草的潜在分布区; 通过随机森林分类算法区分红树林和互花米草, 2016年、2017年和2018年影像的分类总体精度和Kappa系数分别为98.53%和0.980、96.52%和0.952、98.71%和0.978, 分类效果良好; 使用当年所有Sentinel-1 A/B的SAR影像获得研究区的常年海水分布范围, 使用与海水交界的判据, 实现红树林、互花米草提取范围的优化。研究表明, 研究区2016年、2017年和2018年红树林总面积分别为56.85hm²、59.88hm²和58.61hm², 互花米草总面积分别为109.23hm²、124.00hm²和142.39hm², 与前人的研究成果在红树林和互花米草的空间分布和面积量级上有较好的一致性。     

基于点云与影像融合的黄河三角洲互花米草提取方法

针对卫星遥感技术在对滨海湿地互花米草监测时受分辨率、气候条件等多种因素限制存在一定局限性且通过单一的影像数据提取互花米草时精度不稳定的问题,提出了基于无人机点云与影像融合的面向对象互花米草提取方法。以黄河三角洲自然保护区为研究对象,获取了该区域的点云和多光谱影像。先将地面滤波后提取的植被点云与多光谱影像进行特征组合优化,然后对融合影像采用FNEA算法进行多尺度分割后采用基于改进的最近邻算法进行面向对象分类,最终得到的互花米草生产者精度和用户精度分别达到了82.53%和86.43%,较未融合点云的提取精度分别提高了22.34%和7.66%,分类结果的总体精度从89.54%提升至92.61%,且融合点云后影像能够有效区分两种生长状态的互花米草,表明本文提出的方法能够有效提高互花米草的提取精度。     

子牙河流域湿地动态变化特征分析

为了了解子牙河流域湿地的动态变化特征,本文使用2000、2004、2009和2014年间4景Landsat TM/ETM+/OLI夏季遥感影像,通过目视解译、改进的归一化差异水体指数、归一化植被指数、景观格局指数对湿地面积、水域、植被和景观格局变化等方面进行了研究。研究结果表明:2000、2004、2009、2014年间,子牙河流域湿地面积分别为1 861.99、1 890.42、1 823.19和1 885.43km~2;湿地水面面积分别为为463.14、629.74、562.69和796.69km~2;湿地植被面积分别为1 025.22、936.55、1 058.76和764.34km~2。景观格局指数方面,斑块密度(PD)逐年增加,最大斑块指数(LPI)在8.16~8.46之间;周长面积分维数(PAFRAC)基本处于1.46左右;香浓多样性指数(SHDI)随时间上升,香浓均匀度指数(SHEI)逐年提高。结果表明:湿地面积总体呈增加趋势,但增加的湿地面积主要是人工湿地,自然湿地面积还需要继续恢复;湿地水域主要分布在研究区域的东部和西部,中部较为缺水;湿地植被面积以2009年面积最大,生长状况最好,而到2014年面积、长势有所下降,还需要加强对植被的恢复;研究区域景观越来越破碎化,各类型景观分布越来越均匀,受到人类的干扰越来越大。人们在恢复湿地面积同时,还需要注意防止湿地破碎化,保护自然湿地。     

基于Mann-Kendall方法的胶东半岛海岸带归一化植被指数趋势分析

利用1998—2008年SPOT/VEGETATION逐旬共372期归一化植被指数时间序列影像数据,引入Mann-Kendall非参数趋势检验方法,分析了胶东半岛最近10 a来的归一化植被指数变化趋势。结果表明,最近10 a来,胶东半岛归一化植被指数变化趋势以衰减区域居主导地位,其中有明显衰减变化趋势的区域占半岛总面积的19.3%,有明显增强变化趋势的区域仅占半岛总面积的2.8%。归一化植被指数衰减区域在空间上沿海岸线呈环状分布,从沿海岸到远离海岸,归一化植被指数增强趋势逐渐明显,衰减最明显的区域大部分位于半岛沿海30 km以内,植被增强趋势最明显区域位于半岛中部山地及沿海防护林地区。人类活动及其空间分布是归一化植被指数变化的主要因素,其中沿海城市化、工业化和海岸湿地开发利用程度的提高导致归一化植被指数衰减,而山地植被保护和海岸防护林建设导致归一化植被指数增强。     

长江口南汇湿地植被的光谱吸收特征研究

植被的光谱吸收特征与植被生长状况密切相关,同时也受土壤湿度等外界因素影响。本文以长江口南汇湿地典型植被芦苇、互花米草和海三棱藨草为研究对象,在计算其光谱特征参数的基础上,分析了这3种植被的光谱吸收特征形变PSDI值。最后结合实测的土壤湿度,分析了3种植被的PSDI值和土壤湿度的相关性。研究结果发现:互花米草的PSDI值最大,海三棱藨草的PSDI值最小,芦苇介于两者之间,表明互花米草受外界的环境影响较大;互花米草的PSDI值与土壤湿度的相关性最大,芦苇的PSDI值与土壤湿度的相关性最小,海三棱藨草介于两者之间,表明互花米草适应湿地环境能力较强。     

植被演替对杭州湾南岸盐沼物质循环的影响

本研究选择杭州湾庵东浅滩作为研究区,选取盐沼区三个不同植被带进行柱状样的采集,通过测量沉积物的粒度、沉积速率、碳氮含量(有机碳、总碳、总氮、碳氮比)等参数,系统分析研究区盐沼湿地植被演替对盐沼物质循环产生的影响。研究结果发现,不同植被覆盖下沉积物粒径差异显著,沿海向陆逐渐变细;沉积速率从海三棱藨草滩、互花米草滩、植被交错区依次递减;总碳、总氮、有机碳含量特征为互花米草滩植被交错区海三棱藨草滩,碳氮比介于6～9,有机碳以海源物质为主;通过计算,发现有机碳埋藏速率为互花米草[159 g/(m2·a)]海三棱藨草[140 g/(m2·a)]植被交错区[119 g/(m2·a)]。从整体上来看,杭州湾南岸盐沼从海三棱藨草群落向互花米草群落演替时,沉积物颗粒发生细化,沉积速率有所变化,而总碳、有机碳、总氮含量增加,盐沼有机碳埋藏速率增加。     

外来种互花米草对中国海滨湿地生态系统的影响评价及对策

互花米草是出于保滩护岸的目的被引入中国的,现在已经成为中国滨海湿地重要的植被,对原有的湿地生态系统产生了重要影响。结合目前的资料和研究成果,介绍了互花米草的基本特征和在中国的引种扩散过程;从生物学条件、自然因素、人为因素等角度分析其在中国的扩散原因;探讨互花米草在中国滨海湿地的生态功能,评价其对滨海湿地环境、生物多样性、生态系统总体等方面的影响;综诉当前控制措施的研究进展并总结了相应的对策。提出对互花米草生态功能的评价要因时因地进行,关于其生态效益、控制措施和综合利用等方面的研究需进一步深入。     

现行黄河口保护区典型湿地植被时空动态遥感监测

滩涂植被是滨海湿地的重要组成部分,其动态变化影响着湿地生态系统的结构和功能.利用遥感技术监测和评估湿地植被的长期变化对于海岸带资源管理和生态保护具有重要意义.本文以多时相Landsat卫星影像为数据源,结合面向对象和随机森林算法实现现行黄河口保护区内典型湿地植被的精准分类,揭示了2000-2020年研究区内芦苇、盐地碱...     

中国大陆互花米草分布特征及其主要防控措施

互花米草的快速入侵及扩散将导致入侵地的生态系统失衡。我国大陆从北到南的沿海地区分布着大面积的互花米草,严重降低了海岸带的生物多样性及生态屏障功能。我国各地防控互花米草入侵的主要方法包括物理、化学和生物防治三大类。目前各地采用的刈割、碾埋、围堰水淹等单一的防治方法可有效治理小面积的互花米草入侵,对大面积或成片互花米草的治理效果欠佳。文章通过分析比较现有的治理方法,结合科研实践经验,提出了将物理防治法、化学防治法和生物演替法有机结合起来,适宜中国不同地区互花米草的综合整治方法。     

江苏海岸王港地区盐沼植被变化的TM图像分析

通过对2002~2003年度3个时相的Landsat TM图像进行监督分类处理,研究了盐沼植被的分布和变化。结果表明,目前盐蒿和大米草(Spartina anglica)占据的面积很小,年际变化不大,由于滩涂围垦的影响其面积还在进一步缩小。互花米草(Spartina alterniflora)成为优势种,占据了大部分的盐沼面积,向海蔓延显著,扩张的趋势还在持续,其覆盖面积的年增长速率可达18%。     

基于Sentinel-2A影像的杭州湾南岸湿地植被特征及其候鸟生境分析

互花米草的入侵与扩张占据了其他植物的生态位,在一定程度上,改变甚至破坏了滩涂景观,对原生生态系统造成了消极影响。利用2019-2021年Sentinel-2A影像,结合最大似然分类法与决策树分类法对杭州湾南岸互花米草等多种生境类型加以识别,并进一步讨论生境变迁对迁徙候鸟的影响。结果表明：（1）决策树分类法总体精度更高且细节信息更为丰富,但存在较为明显的漏分现象;（2） 2019-2021年互花米草分布范围不断扩大且空间分布愈发离散,严重侵占芦苇、光滩等生境的生态位,导致总体生境景观趋于破碎;（3）受互花米草入侵的影响,适宜鸻鹬类候鸟栖息的光滩与海三棱藨草生境面积锐减,整体生境状况愈发复杂多样,候鸟适宜生境面积呈明显减少趋势。     

江苏沿海互花米草盐沼动态变化及影响因素研究

收集了1988-2001年12个时相的江苏盐城幅卫星影像,提取了双洋河口至梁垛：河闸之间的互花米草盐沼;统计了不同时期的分布信息。分析表明：①互花米草盐沼在江苏扩张非常迅速,到2001年7月互花米草盐沼分布面积达129．28km^2,从射阳河口至梁垛河闸之间的潮问中上带泥滩大部分已被互花米草盐沼所覆盖;②由于生态位的影响,互花米草盐沼沿平行于海岸线方向的扩张速度快于垂直于海岸线方向的扩张速度;③依据野外调查和卫星影像分析,互花米草盐沼扩张可分为3个阶段：立地阶段、快速扩张期及成熟期。此外,还对互花米草盐的影响因素进行了探讨。     

Distribution and invasion of Spartina alterniflora within the Jiaozhou Bay monitored by remote sensing image

Spartina alterniflora as an alien invasive plant, poses a serious threat to the ecological functions of the coastal wetland of the Jiaozhou Bay. As of 2019, the distribution area of S. alterniflora in the Jiaozhou Bay has reached more than 500 hm². For this reason, combined with field surveys, remote sensing monitoring of the invasion S.alterniflora in the Jiaozhou Bay has been carried out. To accurately identify S. alterniflora within the Jiaozhou Bay coastal wetland, we used a new m...     

浙江省三门湾北部潮滩互花米草遥感研究

浙江省三门湾地区潮滩互花米草扩散迅速,已成为潮滩主要植被类型,挤占滩涂生态空间,降低海湾纳潮量,引起滩涂淤长和水交换能力下降,互花米草入侵和扩散问题引起当地生态环境和海洋管理部门高度关注。本文利用Landsat和Sentinel-2系列卫星遥感数据,结合无人机摄影测量,对三门湾北部潮滩近20年来互花米草分布和变化进行分析,结果表明,近20年间三门湾北部潮滩互花米草快速扩张,面积由2000年的21.8 km²增加到2017年高峰值为38.6 km²,年扩展面积近1 km²,主要分布在宁海县的一市港、双盘涂、三山涂和象山县的蟹钳港等湾顶潮滩区。2017年后,部分互花米草生长的上部潮滩被改造为海水养殖池,总体上互花米草面积有所下降,到2020年4月份统计的互花米草面积为34.9 km²,但潮滩下部米草扩增趋势仍然持续。扩增主要为沿潮沟两侧及先斑块后连续的特征。高程、人类活动引起的水动力环境改变是互花米草面积变化的主要因素。     

互花米草对福建泉州湾海岸湿地沉积环境影响

泉州湾淤泥质海岸湿地分布广泛,互花米草分布面积较大.利用小型电磁式流速仪进行流速观测,结果显示,水流由光滩湿地进入互花米草湿地后速度迅速减小,但随着互花米草带宽度地增加,减小程度逐渐变小且不显著.利用PVC管采集短柱状样并现场以一定间隔分样,进行粒度分析、TOC和TN分析及重金属分析结果显示,光滩湿地沉积物颗粒较粗,互花米草湿地边缘沉积物颗粒粗细均有且分选较差,密集互花米草湿地内沉积物粒径较细且分选较好,红树林湿地内沉积物颗粒最细且分选最好;稀疏互花米草湿地作为盐沼发育演化的青年阶段,对C、N具有很强的富集能力,红树林则对C、N的富集能力最弱,人类的排污活动增加了海岸湿地沉积物中的TOC含量;互花米草的存在拦截和吸附了陆源污染物,并使重金属富集在互花米草湿地沉积物中.