基于深度置信网络(DBN)的赤潮高光谱遥感提取研究

赤潮是严重的海洋灾害,有效监测赤潮对于保护海洋生态环境具有重要意义。高光谱遥感具有光谱分辨率高、图谱合一等优势,适合于海洋赤潮监测。深度学习是机器学习领域的前沿,为高光谱遥感分类提供了新的思路。深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)兼具监督分类与非监督分类的特点,通过构建DBN模型,将DBN应用于赤潮灾害遥感监测中,应用渤海机载高光谱遥感数据开展赤潮分类,以达到提取高光谱图像中赤潮水体范围的目的。通过设置对照实验,对比经典的SVM监督分类方法与ISODATA非监督分类方法,发现DBN模型在相同实验条件下具有更高的分类精度,赤潮遥感提取精度提高了3%～11%。     

东海赤潮高发区水体光谱吸收特性分析

赤潮是海洋中一种复杂的生态异常现象。赤潮的爆发、不仅严重影响近海景观,破坏水产养殖,危害人体健康,还对海洋生态平衡造成破坏,给人类造成惨重经济损失。近年来,在我国的赤潮观测记录中,赤潮的年发生次数逐渐增加,且面积不断增大,因此,对赤潮的发生发展机理及预测治理研究是科学家刻不容缓的研究课题。 赤潮发生时,赤潮生物大量聚集,使水体颜色发生明显变化,进而赤潮水体的光谱特征发生变化,且存在差异,使利用水色遥感监测赤潮成为可能,还可以用来区分赤潮种类的不同。水体光谱的变化特性(包括吸收与散射特性)是水色赤潮遥感监测的基础,是水色遥感生物光学算法开发的重要组成部分。因此对赤潮水体进行光谱吸收特性的分析研究对于发展研究海区的水色遥感生物光学算法及赤潮遥感监测方法都有重要意义。     

基于植被指数的赤潮高光谱敏感波段确定方法初探

为满足赤潮遥感监测业务的需要, 将植被指数的表达形式引入高光谱遥感研究领域,提出了用于判别图像分类效果的量--显著性度量,并以显著性度量的大小为判据,遴选出用于赤潮探测的敏感波段.     

东海赤潮高发区水体光谱吸收特性分析

赤潮是海洋中一种复杂的生态异常现象。赤潮的爆发,不仅严重影响近海景观,破坏水产养殖,危害人体健康,还对海洋生态平衡造成破坏,给人类造成惨重经济损失。近年来,在我国的赤潮观测记录中,赤潮的年发生次数逐渐增加,且面积不断增大,因此,对赤潮的发生发展机理及预测治理研究是科学家刻不容缓的研究课题。赤潮发生时,赤潮生物大量聚集,使水体颜色发生明显变化,进而赤潮水体的光谱特征发生变化,且存在差异,使利用水色遥感监测赤潮成为可能,还可以用来区分赤潮种类的不同。水体光谱的变化特性(包括吸收与散射特性),是水色赤潮遥感监测的基础,是…     

基于地物光谱的赤潮优势种识别研究

利用2001年获取的不同优势种赤潮水体的现场光谱数据，处理得到了不同优势种赤潮水体的遥感反射率光谱曲线；在此基础上，发展了基于光谱角度制图法(Spectral Angle Mapping，SAM)和互相关光谱匹配法(Cross Correlogram Spectral Mapping，CCSM)的赤潮优势种识别算法。数据实验结果表明，上述两种方法对于实现基于光谱数据的赤潮优势种识别是基本有效的，且CCSM方法的识别结果略优于SAM方法。进一步提高上述方法的适用性在于大量获取不同优势种赤潮的光谱数据并建立赤潮光谱数据库。     

基于子空间划分和耀斑抑制的赤潮高光谱高精度快速检测研究

高光谱数据波段多、数据量大,波段间存在信息冗余,影响了赤潮高光谱遥感检测速度。又由于海面太阳耀斑的存在,导致高光谱图像耀斑区的光谱反射远大于周边水体的离水辐亮度,严重影响了赤潮高光谱遥感检测精度。文中提出了互信息子空间划分结合最大信息熵的特征波段提取方法 ME,并与MP、CE和CP 3种方法进行对比分析,采用了3种滤波方法和6个滤波窗口进行耀斑抑制,探讨耀斑对赤潮高光谱遥感检测精度的影响。结果表明:提出的ME方法不仅具有良好的保谱性质,而且在保持原有赤潮检测精度的基础上,相较于原始全波段高光谱数据减少了近一半的检测时间;7×7滤波窗口的Median滤波方法对应的赤潮检测精度最高,达到了96.25%,相比未经滤波高光谱图像的检测精度提高了6.33%。因此,基于子空间划分的特征波段提取和耀斑抑制可实现赤潮高光谱高精度快速检测。     

服务于赤潮高精度快速检测的决策树RX高光谱遥感算法

本文应用辽东湾鲅鱼圈研究区赤潮高光谱遥感数据,针对互信息RX(Reed-Xiaoli)和传统相关系数RX等单源算法赤潮检测结果不稳定,可能出现漏检和误检的问题,提出基于互信息和相关系数的决策树RX赤潮高精度检测模型,结果表明:与单源算法相比,决策树RX算法赤潮高光谱遥感检测得到的ROC曲线较稳定;与经典的非监督和监督遥感分类算法相比,决策树RX算法的错分情况明显减少,检测精度较高,总体精度达96%以上;子空间划分得到的特征波段组合,能够在不降低赤潮检测精度的前提下,检测速度提高3倍;耀斑抑制后数据1的特征波段组合赤潮检测总体精度提高了1.82%。     

赤潮卫星遥感监测与实时预报

本文根据赤潮水体光谱特征和赤潮环境要素,提出了赤潮卫星遥感监测与实时预报的方法。利用这些方法成功地监测和预报了１９９７年１１月发生在广东沿海的金囊藻赤潮和１９９７年７月发生在汽油嵊泗海区的液光藻赤潮。     

东海赤潮遥感自动监测系统开发与应用

赤潮是最严重的海洋灾害之一,它不仅破坏海洋渔业生产、恶化海洋环境、影响滨海旅游业,而且还会影响人类健康。卫星遥感技术具有覆盖范围广、重复率高、成本低廉等优势,近年来已成为赤潮监测不可或缺的重要手段。本研究利用C++语言建立了一套赤潮遥感监测系统。该系统能自动接收和处理遥感数据,并利用赤潮水体的光谱和固有光学量特征自动提取赤潮信息。在实际业务化应用中,该系统被国家监测部门采用,在2013年4月至9月东海赤潮高发期间,该系统制作了55期赤潮遥感监测产品,用于指导船舶现场监测工作,取得了良好的应用效果。利用本系统对近年来东海发生的27次大型赤潮事件进行了发生位置和面积的提取,并与现场观测结果进行比较。结果显示,系统对大部分赤潮范围的识别有较好的效果,对赤潮识别准确度大概在80%左右。     

基于光谱差异的东海赤潮提取算法

赤潮是最严重的海洋灾害之一,它不仅破坏海洋渔业生产、恶化海洋环境、影响滨海旅游业,而且还会影响人类健康。东海是我国赤潮灾害的“高发区”,赤潮发生次数和面积均明显高于其它海区。遥感是赤潮监测的最有效的手段之一,从光谱曲线可以看出,赤潮水体和非赤潮水体光谱曲线有明显的区别,前者呈现出2个吸收峰和2个反射峰,而后者不具备该特征。基于光谱差异,本文提出了1种新的赤潮提取算法:R_rs555/R_rs488>1.5且R_rs678-R_rs667>0。该算法能有效地确定卫星数据中赤潮的位置,与公报的赤潮位置吻合得较好。因此,该算法适用于卫星数据的东海赤潮信息提取。     

夜光藻的室内培养

夜光藻的室内培养对于研究夜光藻的生理生态特性及其增殖机理是一个关键性的环节。通过试验，发现在实验室条件下以扁藻作为饵料，夜光藻能良好的生长和繁殖，从而为夜光藻的室内培养解决了关键性的饵料问题，实现了国内夜光藻室内的长期培养。     

夜光藻的营养动力学

从饵料，外界营养条件和离子变动的角度研究了夜光藻的营养动力学。结果表明，夜光藻与基饵料之间存在类似米氏方程的定量关系，外界离子变动可以影响夜光藻的重量活动，并提出了夜光藻赤潮形成的生化聚集机制。     

南海夜光藻赤潮概况及其对水文气象的适应条件

本文根据1980~2004年的南海历次夜光藻赤潮事件资料,对这些赤潮事件在时间和空间的分布特征以及赤潮持续时间进行了分析;发现了夜光藻赤潮在1996年后被其它种类赤潮所更替的现象,并初步探讨其原因;统计、分析了夜光藻赤潮发生前后水文气象要素的变化范围和演变特征,提出了南海夜光藻赤潮的适温范围.     

2006年夏季渤海湾赤潮重点监控区的赤潮生物

2006年5月至8月渤海湾赤潮重点监控区共发生3次赤潮,引发赤潮的赤潮生物分别为赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)、赤潮异弯藻-海洋卡盾藻(Heterosigma akashiwo- Chattonelta marina)、夜光藻(Noctiluca scintillans)。本文研究了赤潮生消过程中赤潮生物的变化和发展情况,揭示赤潮生物的生长特性及其危害,为赤潮的预警提供基础资料。     

福建沿岸海域主要赤潮生物的生态学特征

福建沿岸海域是中国的赤潮多发海区之一.据统计,1962～2008年间,福建沿岸海域共发生赤潮180起以上,潜在的赤潮生物有124种,已经引发过赤潮的种类有27种.本文对中肋骨条藻（Skeletonema costatum）、角毛藻（Chaetocerosspp.）、夜光藻（Noctiluca scintillans）、东海原甲藻（Proro-centrum donghaiense）、米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）、裸甲藻（Gymnodinium spp.）和球形棕囊藻（Phaeocystis globosa）等福建沿岸海域主要赤潮生物的生态学特征和发生原因进行了分析和探讨,评述了福建沿岸海域赤潮发生的特点.福建沿岸海域引发赤潮频率最高的赤潮生物是夜光藻,米氏凯伦藻造成的水产养殖损失最大.其赤潮多发季节在春夏季的4～7月.其赤潮多发区主要分布在3个区域：宁德沿岸海域（以四礵列岛为中心）、厦门西港海域和平潭沿岸海域.对福建沿岸海域几种主要赤潮生物的研究表明,赤潮的发生与水温、盐度、气象、水动力、营养盐等环境条件密切相关.     

浙江海区赤潮生物监测与赤潮实时预测

根据赤潮生物细胞密度法及其增长速率和其它理化的环境要素 ,并结合卫星遥感实时监测 ,对浙北海域的夜光藻等引发的赤潮进行了试验性预警和实时预测 ,为预防和减少赤潮灾害进行了有益的探索。     

夜光藻的不等分裂

１９９３年３月２６日在大鹏湾进行赤潮调查时，对所采获的夜光藻进行室内培养实验。结果观察到夜光藻在无性繁殖时的一种不等分裂方式，而且在分裂过程中食物泡没有消失。认为这种分裂方式对于夜光藻种群在特定条件下的增长可能更有效和迅速。     

浙南海域的赤潮生物

利用2002—2004年浙南海域浮游植物的多次调查资料,对发生在浙南海域常见的赤潮生物进行分析整理,为赤潮的常规监测和应急监测提供背景资料。共检测到47种赤潮生物,其中有8种曾发生过赤潮,浙南海域主要的赤潮生物有具齿原甲藻Prorocentrumdentatum、微小原甲藻Prorocentrummininum、米金裸甲藻Gymnodiniummikimotoi、夜光藻Noctilucascintillans、长耳盒形藻Biddulphiaaurita等。此外,布氏双尾藻Ditylumbrightwellii、圆海链藻Thalassiosirarotula、掌状冠盖藻Stephanopyxispalmeriana、小等刺硅鞭藻DictyochafibulafibulaEhrenberg以及一些角藻属种类等赤潮生物也存在潜在威胁。     

夜光藻赤潮发生视角下平潭岛近岸海域生态安全与旅游经济协同发展评价研究

根据近十年平潭海域生态环境调查资料与旅游经济产业发展数据,结合夜光藻赤潮观测资料,通过构建海洋生态-旅游经济复合系统协同发展评价体系,运用耦合、协同、脱钩评价方法对平潭海洋生态-旅游经济复合系统协同发展水平进行测度评价,从时间层面上分析海洋生态环境安全与旅游经济发展的协同强度和发展态势。研究结果表明：（1） 2009-2019年,平潭旅游经济呈线性上升趋势,而海洋生态系统演化呈较为平缓的波动上升趋势,海洋生态-旅游经济复合系统逐渐向高水平耦合阶段演化;（2）平潭海洋生态-旅游经济复合系统发展在研究期间处于非协同或低协同状态,但发展态势和协同程度有所上升;（3）废水排放入海量、废水中COD排放量、废水中氨氮排放量与平潭旅游经济发展呈较为理想的脱钩状态,废水中的有机污染物排放浓度逐年降低;（4）夜光藻赤潮持续天数与平潭旅游经济增长的脱钩指数波动较大,营养盐水平与夜光藻赤潮发生频次的相关性并不明显。基于以上研究结果,本文提出引入具有协同效应的巨涨落机制等对策建议,以期实现平潭海洋生态-旅游经济复合系统的提质升级。     

广东省海域赤潮灾害的基本特征分析

文章通过收集《广东省海洋灾害公报》中2013—2022年的赤潮灾害数据,运用统计学方法对近10年广东省海域的赤潮灾害时空分布等基本特征进行综合分析,以期为赤潮灾害的预警、防治等工作提供参考依据。分析结果表明：时间分布上,近10年间广东省海域共发生赤潮95次,年平均9.5次,共发生面积3 624.76 km²,主要发生时间集中在1-4月,平均每次赤潮持续时间为8.8 d;空间分布上,赤潮发生次数最多的主要位于珠三角海域,赤潮面积发生最大的则位于粤西海域。引发赤潮的生物共有26种,其中硅藻门13种、甲藻门10种、定鞭藻门、黄藻门和原生动物门各1种,引发赤潮次数最多的是夜光藻和红色赤潮藻,引发赤潮面积最大的是球形棕囊藻,近年来引发赤潮的生物种类呈现多样化的趋势。