基于Sentinel-2A和GF-1B遥感数据的海岸带水产养殖识别方法比较

近海水产养殖为人类提供优质的动物蛋白,对海洋经济高质量发展具有重要意义。卫星遥感技术已被广泛用于海岸带水产养殖的监测,但目前相关的研究聚焦基于单一传感器卫星数据并使用单一信息提取算法而忽略与不同卫星传感器以及处理方法之间的比较。本研究以北莉岛东北部为研究区,基于多光谱Sentinel 2A卫星和高分一号B（GF 1B）卫星数据,分别使用自适应阈值法、支持向量机监督分类法以及多尺度分割面向对象分类法,开展海岸带人工水产养殖区的识别。研究表明,更高空间分辨率的GF 1B卫星对人工水产养殖水网密集区的提取正确率远优于Sentinel 2A卫星;基于高空间分辨率GF 1B卫星,多尺度分割面向对象分类法的正确率最高,为94.65%,优于支持向量机监督分类法的94.45%和自适应阈值法的84.62%;自适应阈值法更适用于中等空间分辨率卫星数据的水产养殖信息提取,其提取的水产养殖水面的面积与目视解译提取的面积差异小于4%。针对单个养殖池使用情况的业务化监测需使用高空间分辨率卫星数据,而大范围水产养殖面积的变化分析则可应用中等空间分辨率卫星数据。     

基于多源卫星数据的南海油气井平台遥感提取方法研究——以湄公盆地周边海域为例

文章以湄公盆地周边海域为研究区,利用遥感技术手段,综合多时相、多源卫星数据,探讨不同数据源海上油气井平台提取方法。本次研究,首先基于1992—2018年27景多时相夜间灯光数据和2019年两期SAR数据,分别采用高斯滤波法和双参数CFAR法,实现了全区域油气井平台的自动化提取;然后,针对有确定性资料辅助判定的区域,采用人工目视解译的方法,对长时间序列Landsat-8 OLI及YG24号光学卫星影像进行提取,并将解译结果作为标准数据,用于验证前两种自动提取方法的精度。结果表明：夜间灯光影像数据易获取、成本低,提取方法简单,而SAR影像提取结果的精度高、流程烦琐,建议根据多源卫星数据的特点相互结合,实现快速、高效、精确的信息提取,应用于海上油气井平台监测。     

面向对象的围海养殖用海信息分类提取与动态监测研究

以江苏大丰高涂围海养殖区域为研究区,基于ZY-3号高分辨率卫星遥感数据,采用面向对象方法开展了围海养殖用海信息分类提取与动态监测研究。通过多尺度分割获取研究区地物斑块,根据其形状、光谱、纹理等特征信息的差异性,建立分类规则集,并结合目视解译完善提取规则,实现了围海养殖用海中淡水养殖区、海水养殖区和干涸养殖区的分类提取,得到精度达93%的分类结果。总结出养殖区分类提取通用的特征指标集。最后基于目标识别,对多年份围海养殖信息进行动态监测,更全面、高效地了解围海养殖发展趋势,为海洋遥感监测领域拓展了更广阔的应用前景。     

基于深度学习RCF模型的三都澳筏式养殖区提取研究

三都澳是中国重要的海水养殖海湾,在水产养殖中占有较高的经济地位。快速准确地获取养殖区的分布范围、数量以及面积等信息,对养殖区规划、产值估计、生态调查、风暴潮灾害预防等具有重要的意义。然而,随着养殖区域的扩大,海水背景状态愈发复杂多样,光谱特征差异较大,为养殖区提取带来困难。在本实验中,利用高分辨率遥感卫星GF-2图像,引入深度学习RCF（Richer Convolutional Features）网络模型对海湾内的筏式养殖区进行了提取。结果显示:该方法无需事先对区域进行水陆分离处理,且对水中泥沙较多的区域以及海浪较大的区域有很好的提取效果,提取精度达93%以上,适合进行大规模海水养殖区提取应用。     

基于多源高分遥感影像的围海养殖动态监测

围海养殖是一种重要的海水养殖方式,在产生巨大经济效益的同时,也为我国近海生态环境、海上交通等方面带来负面影响。动态监测围海养殖区,对于高效开发利用沿海渔业资源、保护海洋生态环境、以及掌握海洋灾害承灾体信息意义重大。文章以湛江市北莉岛为研究区,基于2019年6月22日高分一号卫星影像和10月29日资源三号02星影像,使用支持向量机自动分类算法对研究区内正在养殖的围海养殖区范围进行监测与分析。2019年6月和10月高分辨率卫星数据的围海养殖区提取正确识别率分别为94.47%和92.98%,面积分别为266.67 ha和271.70 ha。总体而言,研究区两个时相正在养殖中的围海养殖区范围变化很小。但本研究能较好地区分和监测正在养殖的池塘和干涸池塘,为海域使用精细化管理、渔业估产等提供基础数据支撑。     

基于无人机可见光影像的紫菜养殖筏架信息提取方法及应用

海上紫菜养殖筏架分布无规律、大小不规则且数量较多,现场测量难度大、卫星影像空间分辨率低,不能精确测量出紫菜筏架面积。无人机机动性强、影像空间分辨率高,可在紫菜养殖调查中发挥重要作用。本研究以连云港海州湾紫菜养殖筏架为研究对象,开展可见光波段在养殖筏架与水体的光谱可区分度研究,基于6种植被指数,进行自动提取实验,以目视解译结果作为真值,进行精度分析,同时利用不同时相、不同区域的无人机可见光影像,开展方法的普适性研究。结果表明：绿色度坐标（green, G）和植被（vegetativen,VEG）指数方法在浅水区和深水区均表现较好,养殖筏架个数识别精度、面积识别精度均超过91.00%。基于此,利用上述两种方法,开展其他区域自动提取实验,养殖筏架个数识别精度、面积识别精度分别超过93.02%和89.37%。结果验证了无人机可见光影像可以实现紫菜养殖筏架的自动提取,精度基本满足紫菜养殖调查需求。     

基于卷积神经网络和数据融合的筏式养殖区提取

准确提取海水筏式养殖区信息对于海洋资源管理和环境监测具有重要意义,但是筏式养殖区养殖筏因淹没于水中常出现数据弱信号区域的现象,导致仅凭光学影像提取精度较低。因此,本文以威海荣成湾为研究区域,通过添加通道注意力机制改进U-Net神经网络并结合高分2号光学影像光谱信息以及高分3号雷达影像纹理信息,尝试提高筏式养殖区提取精度。结果表明：（1）无论是对于单一的光学影像还是光学和雷达影像融合影像,添加通道注意力机制的U-Net神经网络预测结果总体精度都会提高,提高幅度在2.21%～4.12%之间。（2）利用改进后的U-Net神经网络处理融合数据,总体精度达到95.75%,相对于仅用高分2号影像的精度高4.3%;(3)对于弱信号区域,利用改进网络以及融合数据提取的总体精度和Kappa系数分别为91.61%和0.827 7。该方法可以对海洋筏式养殖区弱信号区域进行有效提取,能够为海洋养殖面积统计以及海洋环境检测提供技术支持。     

基于ONDPI的海岸养殖池塘遥感影像提取研究

以Sentinel-2、Landsat-8卫星影像为数据源,以海岸养殖池塘为研究对象,针对养殖池塘的特点,提出了基于归一化差异池塘指数(NDPI)的面向对象结合法(ONDPI)。并以天津市某一海岸养殖区为例,与传统的水体指数结合直方图阈值分割法进行对比实验。实验表明ONDPI能够对遥感影像中的海岸养殖池塘进行有效提取,提取精度达到95%以上,优于其他方法,能够为海岸池塘养殖的规划管理提供参考数据。     

基于高空间分辨率遥感影像的水深反演有效性评估

卫星遥感反演水深（Satellite Derived Bathymetry, SDB）是获取浅海水深信息的有效手段。然而,其有效范围只限于光学浅水区域,在深水区域呈现“伪浅海”的失真现象。因此,如何准确识别SDB数据的有效范围对其广泛应用至关重要。本文基于高空间分辨率多光谱卫星影像,在深入分析深/浅水辐射亮度统计分布特征差异的基础上,提出一种数据驱动的水深反演有效性评价方法。该方法以卫星影像辐亮度信息的局域标准差作为特征,基于K-S检验方法对光学深水区域统计特征进行模型优选,并使用假设检验方法对深水无效区域对应的SDB进行识别。甘泉岛水域实验结果表明,该方法通过统计分布划分光学浅水与深水区域边界,可以有效识别光学深水区域产生的无效水深反演数据。在剔除无效区域数据后,光学浅水有效区域内水深反演平均绝对误差（MAE）为1.01,均方根误差（RMSE）为1.52。实验结果表明,本文提出的方法可准确识别SDB结果的有效区域,进而为浅海地形解译提供方法支撑。     

基于变分水平集方法的海冰信息自动提取

针对目前海冰信息解译时对海冰外缘线及面积信息提取不精确、业务化应用不强问题,提出一种基于分裂Bregman算法的海冰外缘线自动提取方法,并通过遥感影像预处理、算法程序化等工作步骤,将该算法应用到业务化海冰信息解译工作中。方法:分别选取五景中、高空间分辨率的可见光卫星遥感影像,将影像上待提取海冰区域首先进行不规则图像裁剪、图像增强等预处理工作,然后基于变分水平集及快速分裂Bregman投影方法进行了海冰外缘线信息的提取,并对提取出的海冰面积进行量化,最后与传统人工提取海冰信息进行了比较。实验结果表明,基于变分水平集及其快速分裂Bregman算法提取的海冰信息,具有提取的海冰边缘精确、自动化程度高、提取结果稳定可靠等优点。     

我国海水养殖的区域比较优势与专业化分析

本文以2013—2017年我国鱼类、甲壳类、贝类、藻类、其他类产品海水养殖规模及产量的分析为基础,有别于现有文献关于我国海水养殖业发展现状的分析,创新性地使用比较优势模型并测算专业化系数,分析我国海水养殖结构特点,明确10个沿海省市的优势海水养殖产品及其养殖专业化程度,从而有针对性地指出我国海水养殖结构的优化方向。文章结果表明:(1)我国五类海水养殖产品的产量均呈上升趋势,且贝类的产量始终最高;海水养殖总面积有所下降,其中贝类产品的养殖面积虽逐年减少,但始终位于第一。(2)山东、福建、广东三省的海水养殖总产量、养殖规模和单产均位于全国10个沿海省市的前列。(3)10个沿海省市分别拥有自己的优势海水养殖产品,但只有海南充分发挥优势实现专业化生产。对此,我国应继续优化海水养殖产品布局,促进各省市对自身比较优势产品的规模化生产,从而推动全国海水养殖产业的高效专业化发展。     

基于植被物候特征的互花米草提取方法研究——以长三角湿地为例

互花米草自1979年引进我国以来迅速增长,呈现外来物种入侵势态,严重影响了滨海湿地生态系统平衡。通过遥感手段监测可以获取互花米草的时空扩展规律,为互花米草治理提供参考和依据。本文选取长三角地区3个主要湿地区域为研究区,依托Google Earth Engine (GEE)平台选取了2014—2019年Landsat 8 OLI时间序列数据,提出了一种基于物候特征的互花米草提取方法。首先,通过归一化差异湿度指数(NDMI)、归一化差异植被指数(NDVI)和归一化差异水体指数(NDWI)提取互花米草生长的高湿度区域;然后,通过植被指数构建表征植被物候特征的时间序列曲线,确定互花米草与其他植被的物候特征差异时相;最后,基于物候特征差异时相数据构建决策树提取互花米草。通过与现有的互花米草决策树提取方法和支持向量机(SVM)方法对比发现,本文方法在3个研究区的提取结果均为最优提取结果,表明本文的方法对提取互花米草具有较好的适用性。     

海岸线修测中围海养殖区岸线界定问题分析

海岸线作为海洋与陆地的分界线,是海域管理的重要界限和基础地理数据,也是地图编绘、海洋调查和海岸带演变研究的重要内容,准确掌握其位置、长度等信息,是提高海域管理科学化水平的必不可少的环节。文章结合广东省海岸线修测实际工作中发现的问题,对围海养殖区海岸线界定方法进行探讨。针对养殖区已进行土地确权的情况进行深入分析,并提出：以自然属性为主要依据判定海岸线位置;承认土地权利人的权利在先;围海养殖区的海岸线统一以靠陆一侧的外边缘线进行界定等解决方案。期望可以为海岸线修测和海域管理提供有益的参考。     

上海示范区卫星遥感海洋环境监测系统

上海示范区卫星遥感海洋环境监测系统是一套以地面卫星接收系统为基础、应用于上海示范区的海洋遥感环境监测应用系统。在发展相关遥感信息提取技术及资料同化技术的基础上，建立了完善可靠、可业务化运转的反演方法以及数值模式，提供海洋环境基本要素场的信息产品。该系统基于Windows95／98／NT平台，使用第四代软件开发语言IDL结合FORTRAN、C 开发，使用NetCDF数据存储格式。模式先进、功能强大、使用灵活、操作方便、系统稳定，是一个优秀的业务化海洋环境要素应用软件。     

岛群海域重要生物资源及环境智能监测系统框架研究

近年来,海洋生物的多样性正受到严重威胁,主要是海洋及海岸带生态环境受到破坏、过度开发、污染和不适当的沿岸水产养殖等原因造成的。随着海洋经济重要性越来越突出,通过岛群海域重要生物资源及环境的智能监测保护非常必要。文章针对岛群海域独特的生态功能及环境,以重要生物资源及环境监测为目标,从岛群海域重要生物资源及环境智能监测系统构建入手,对系统框架、该框架下关键技术以及系统实现方法进行了研究。该研究适合岛群海域特殊的地理环境,对监测目标具有重要的适应性,对系统进一步开发及完善具有重要的指导意义。     

海南岛海水池塘养殖遥感监测与时空变化分析

以Landsat TM/OLI卫星影像为数据源,采用面向对象的分类方法对1990、2000、2010和2015年4个时相的海南岛海水池塘养殖信息进行提取,利用景观格局指数和质心迁移模型研究海水池塘养殖的时空变化特征及其对近岸生态环境的影响。结果表明,1990—2015年海南岛海水池塘养殖面积持续增长且区域差异明显;空间上表现为从西南向东北的迁移;养殖区景观格局趋于破碎化;池塘养殖的扩张侵占了红树林等自然湿地,严重破坏了沿岸生态环境。研究表明海南岛的海水养殖业需要合理的规划布局和科学的改造升级。     

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。     

Assessment of aquaculture impact on mangroves of Mahanadi delta (Orissa), East coast of India using remote sensing and GIS

Aquaculture is one of the fastest growing food industries. However, the rapid growth of aquaculture worldwide has resulted in growing concerns about its impact on important ecosystems. The expansion of aquaculture farms in the coastal areas has led to conversion of mangroves, more rapidly. To assess the impact of aquaculture on mangroves, the present study has been undertaken in Mahanadi delta of Orissa, East coast of India which is famous for its distinctive mangrove ecosystem. It has undergone tremendous changes due to the development of aquaculture and agriculture activities during last two decades. For this, satellite data of different time periods (Landsat MSS of 1973, Landsat TM of 1990 and IRS P6 LISS III of 2006) were used. It was found that the delta was occupied by dense mangrove (12.6%), open mangrove (3.3%), aquaculture (12.9%) and agriculture (30.9%) in 2006. A loss of 2606 ha mangrove area and an increase of 3657 ha aquaculture area was observed from 1973 to 2006 clearly depicts the augment of aquaculture industry. It is suggested that, regular monitoring of the mangroves and effective implementation of coastal management laws be strictly undertaken to prevent the further loss mangroves in Mahanadi delta.     

基于机载LiDAR测深水体波形的漫衰减系数提取方法

漫衰减系数是一个重要的海洋光学参数,能够为水体环境变化、水质分析以及水产养殖等方面提供基础性数据.针对目前船载实地测量效率与分辨率低、卫星遥感反演精度与分辨率较低的局限性,本文提出一种基于机载LiDAR测深水体波形的漫衰减系数提取方法.该方法首先通过分层异构模型的机载LiDAR波形分解算法得到水体散射回波,利用激光在水...