基于Sentinel-2影像的围海养殖信息提取

为了能够利用遥感图像快速准确地提取围海养殖矢量信息,本文选取养殖水体、堤坝及育苗室等交错分布的海参围海养殖区域作为研究区域,根据研究区域Sentinel-2遥感影像的光谱特征,选用归一化差异水体指数（Normalized Difference Water Index,NDWI）、改进归一化差异水体指数（Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI）和增强水体指数（Enhanced Water Index,EWI）三类水体指数,分别进行提取实验,利用同时期高空间分辨率的高分二号卫星（GF-2）影像作为参考,验证不同方法的提取精度,精度评价结果表明：相较MNDWI和EWI两类水体指数,NDWI的分类精度更高,且利用NDWI提取研究区域的围海养殖信息的效果更好,所以该方法可在养殖区域的动态监测和规划管理中发挥数据支撑作用。     

基于多时相多光谱遥感影像的珊瑚礁面积估算方法研究

准确计算珊瑚礁的面积是评估其资源、环境效应的基础,但我国迄今对南海珊瑚礁的面积估算仍缺乏共识,缺少可靠的估算方法是导致这一现象的重要原因。针对这一问题,本文以西沙群岛羚羊礁为例,提出了一种利用多时相多光谱遥感影像低成本半自动化估算珊瑚礁面积的方法。首先快速目视确定地貌带分界线的粗略位置,然后利用基于梯度向量场的主动轮廓线模型（Gradient Vector Flow-Snake, GVF-Snake）实现这些分界线位置的自动精化,最后将不同时相的瞬时分界线转换为面要素进行多时相的融合,从而得到珊瑚礁的面积。基于53景Sentinel-2 多光谱成像仪（MSI）影像的实验表明,羚羊礁的总面积为17.22 km2（Landsat 8 陆地成像仪（OLI）用于方法稳定性的验证,得到的羚羊礁面积为17.29 km2）,其中礁前斜坡、礁坪?潟湖坡、潟湖的面积分别为1.76 km2、10.29 km2、5.17 km2。该数值与实测数据具有较好的一致性。具体地,该方法获得的地貌带分界点与实测水深所指示分界点的位置偏差能控制在0.2～4.9 m的范围内（不超过0.5个像素）,珊瑚礁最外轮廓线与30 m等深线的位置偏差亦在1个像素大小内（5.7～9.5 m）,而估算面积与高分辨率WorldView-2影像解译得到的面积差异为0.02%。同时,该方法获得的珊瑚礁边界线的完整度、正确度、提取质量精度能够由单时相平均的60%、64%和54%分别提高至84%、83%和72%。此外,该方法能够减小基于不同遥感数据源的珊瑚礁面积估算结果的差异,即6景以上的多时相Sentinel-2 MSI和Landsat 8 OLI影像提取的珊瑚礁面积标准差分别不超过0.01 km2和0.05 km2,仅相当于珊瑚礁总面积的0.2%和0.5%。总而言之,该方法能够用低成本的10 m分辨率Sentinel-2 MSI和30 m分辨率Landsat 8 OLI影像获得接近1.8 m分辨率WorldView-2影像的面积估算精度,且具有良好的稳定性和可靠性。     

海南西岛珊瑚群落变化及其影响因素 *

在2018年的海南三亚西岛珊瑚群落分布和水质环境因子调查中, 共记录到造礁石珊瑚68种, 多孔螅2种。基于珊瑚礁底质类型的非度量多维标度分析, 可将西岛站位划分为区域1(东-南侧)和区域2(西侧)。全岛活珊瑚覆盖率为13.6%, 区域1和区域2分别为4.2%和27.7%, 区域2珊瑚多样性高于区域1。区域1珊瑚礁处在显著退化状态, 而区域2相对健康, 但是优势种类单一。与历史资料对比分析, 东侧站位造礁石珊瑚覆盖率从2011年的近40%降至2018年不足4%, 退化显著, 而西侧站位珊瑚礁无明显退化; 丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)逐渐取代分枝状的鹿角珊瑚成为绝对优势种类; 珊瑚礁区浊度、溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)和喇叭藻的δ¹⁵N均值分别为2.54NTU、9.63μmol·L^-1和5.09‰, 均处在较高水平。相关性分析表明, 环境因子的空间变化并不能解释珊瑚群落的空间分布。因此, 推测人类活动引起的极端扰动事件可能是导致西岛珊瑚群落空间分布和东侧站位珊瑚近几年显著退化的主要原因, 如三亚河清淤在三亚湾随意倾倒引起的浑浊事件。应加强对三亚湾清淤和西岛人类活动的管控, 减轻颗粒物沉积和营养盐富集的影响, 促进西岛珊瑚礁逐渐恢复。     

基于Sentinel-2影像的东寨港国家级自然保护区景观格局变化及其驱动力研究

文章以东寨港国家级自然保护区及1 km外围地带为研究区域,选取2017—2021年的Sentinel-2遥感影像数据,采用人机交互方式解译景观类型,计算景观格局指数,进而对比分析5年期间保护区内外的景观格局变化情况及其主要驱动力。结果表明：（1）在保护区内,红树林湿地面积呈现上升趋势,林地面积有所减少,养殖水面面积显著减少;保护区景观连通性较好、碎度较低,其中红树林为优势景观。（2）在外围地带,红树林湿地面积有所增加,林地面积有所减少,养殖水面和建筑面积均减少,但耕地面积有所增加;与保护区相比,景观破碎化程度较高、连接度与整体性较差。（3）红树林生态保护修复活动是保护区景观格局发生显著变化的主要驱动力,而养殖、建筑等人类活动是改变外围地带景观格局的主要因素。研究结果对于优化保护区的保护管理和加强外围地带的人类活动管控具有参考价值。     

基于QuickBird影像上珊瑚礁发育状况监测实验研究

珊瑚礁生态系统具有很高的生物多样性和重要的生态功能。20世纪80年代以后全球范围内珊瑚礁的大面积退化引起了人们广泛的关注。利用高分辨多光谱QuickBird影像,基于珊瑚礁几何参数与发育指数对南沙典型岛礁发育进行遥感监测,在珊瑚礁体迎风面水域由破波形成的纹理特征表明了海面粗糙度与水下礁坪的发育特性。结果表明,南沙岛礁受地质与气候的影响发育程度不一,半月礁发育较好,发育指数为0.38,仙娥礁发育指数为0.27。建立几何参数等指标能够监测南沙珊瑚礁的发育状况,可对珊瑚礁的保护提供科学依据。     

Sentinel-1与Sentinel-2影像联合的黄河三角洲湿地信息提取

针对目前湿地信息提取中存在的“同物异谱”、“同谱异物”问题,以黄河三角洲自然保护区为实验区,采用在信息提取方面具有优势的典型相关森林算法,将Sentinel-1A雷达影像和Sentinel-2A多光谱影像作为基础数据,考察分别应用多光谱影像、合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)和多光谱二者综合、SAR纹理特征以及植被指数对湿地信息提取的效果和适用性。研究结果表明:(1)基于Sentinel-2A多光谱影像,在分类方法上,典型相关森林(canonical correlation forest,CCF)的总体精度最高,达到94.32%,与支持向量机和随机森林分类算法相比分别提高了6.55%和5.47%;(2)基于Sentinel-2A多光谱影像和Sentinel-1A后向散射系数的CCF总体精度达到了94.89%,与只利用多光谱影像相比,3种算法的总体精度和Kappa系数均得到了提升;(3)在SAR和光学联合的基础上加入SAR纹理特征后总体精度和Kappa系数均略有下降,分别为94.72%和0.935 3;(4)在SAR和光学联合的基础上加入归一化差分植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、差值植被指数(DVI)、归一化差分红外指数(NDII)和差分红外指数(DII)5种植被指数后,总体精度达到了最高为95.35%,7种地物的生产者精度有所提高,有效提高了对黄河三角洲湿地信息的提取能力。实验结果可为黄河三角洲湿地的合理开发和有效保护提供科学支持。     

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。     

基于软硬协作决策的半监督珊瑚礁底质分类方法

珊瑚礁底质分类对海洋资源开发和海洋生态环境保护起到至关重要的作用。目前,深度学习语义分割方法在遥感图像分类领域应用广泛,但在底质分类方面的研究较少。由于基于全监督深度学习的方法中逐像素标注标签的成本较高,不适用于大规模、高频次的底质分类工作,基于半监督的深度学习方法能够有效利用已标注标签为无标签数据产生伪标签,从而有效降低人工成本,然而现有半监督方法的性能易受伪标签噪声的干扰。针对以上问题,本文提出了一种基于软硬协作决策的半监督底质分类方法。首先,利用多模型联合决策生成高质量的伪标签;然后,提出了一种能够顾及伪标签像素置信度的损失函数来指导模型进行训练;最后,采用软硬协作的决策方式得到精确的底质分类结果。在美属维尔京群岛圣克罗伊岛北部的巴克岛礁和夏威夷群岛的中途岛东南约400 km处的珍珠与爱马仕环礁的浅层底栖生物栖息地地图数据集上评估了本文方法的精度,实验结果表明,本文提出的方法与全监督学习方法精度相当,比主流的语义分割方法精度平均高3.08%,能够有效服务于珊瑚礁底质调查工作。     

基于WorldView-2和GF-2遥感影像的赵述岛礁坪底质变化研究

以西沙群岛海域赵述岛礁坪为研究区域,应用2010年的WorldView-2和2015年的GF-2两期高分辨率卫星遥感影像数据,结合现场水下珊瑚礁照片和视频资料,建立了赵述岛礁坪底质类型遥感分类体系,分别构建了针对WorldView-2遥感影像和GF-2遥感影像的珊瑚礁底质分类决策树模型,并通过对两期遥感影像的底质类型提取结果的变化分析,完成了赵述岛礁坪退化区域的提取。结果表明:(1)WorldView-2影像的分类决策树具有91%的总体分类精度和0.89的Kappa系数,GF-2影像的分类决策树具有更高的分类精度;(2)6年期间研究区大约1/4的珊瑚礁分布区发生了退化;(3)最突出的自然变化是礁前区大面积的珊瑚丛生区转变成藻脊,结合相关资料认为东北季风、热带气旋和温度上升的综合影响是驱动因素;(4)赵述岛西侧的藻脊、珊瑚沉积区大面积转化为珊瑚砂和深水区域,原因是航道和码头的开发活动。研究分析了6年间赵述岛礁坪底质的退化状况,并分析原因,为珊瑚礁底质分类提供方法,并为西沙群岛的珊瑚礁监测和保护提供了有效资料和手段。     

基于底质类型变化监测的2005—2018年西沙永乐群岛珊瑚礁白化分析

在海洋环境变化和人类活动的双重影响下,我国珊瑚礁白化现象日趋严重,珊瑚礁健康状况、珊瑚种群数量和丰富度呈逐年下降的趋势。本文基于2005-2007年QuickBird卫星影像、2011-2012年QuickBird/WorldView-2卫星影像和2016-2018年GF-1/2卫星影像等3期高分辨率遥感数据,以西沙永乐群岛羚羊礁、中建岛等14个岛礁为研究区（以下统称永乐群岛）,利用支持向量机（support vector machine,SVM）分类方法结合人机交互信息提取方法完成了3期永乐群岛的珊瑚礁底质类型分类,并通过珊瑚礁底质类型变化分析了永乐群岛珊瑚礁白化特征。主要结论包括：（1）提出了一种珊瑚礁白化程度分级的方法,将永乐群岛白化状况分为轻度、中度、重度和严重白化4个等级,通过分析发现在监测时段内14个岛礁中有13个发生了不同程度的白化,其中10个发生了重度白化（白化率20%以上）,1个严重白化（羚羊礁,白化率为33.36%）;（2）根据监测数据统计,上述珊瑚岛礁的白化主要是由珊瑚丛生区白化引起的,2005-2018年永乐群岛珊瑚丛生区白化面积占总的发生白化区域面积的70.55%;（3）14个岛礁中只有甘泉岛的活珊瑚覆盖在逐渐增加,活珊瑚覆盖面积由2006年5月10日的87.13 hm²增加到2018年3月7日的107.80 hm²。     

珊瑚礁的成岩作用:来自南海永兴岛珊瑚礁的原位地球化学研究

珊瑚礁的地球化学特征记录了其形成时周围海水的状况,能够反映古海洋、古气候和古环境变化;然而珊瑚礁形成过程中及其形成后,容易受到成岩作用的影响,导致其矿物组成和地球化学特征发生变化;因此,在对珊瑚礁的研究中,首先要识别出保存原始沉积特征的组分,并排除后期成岩改造的影响.以西沙群岛永兴岛的SSZK1珊瑚礁钻孔岩心为研究对象...     

海南岛鹿回头珊瑚礁与全新世高海平面

通过实地考察和资料分析,海南岛南部全新世以来以沉降活动为主要特征,鹿回头珊瑚礁能够反映全新世以来的海平面变化,鹿回头岸礁礁坪面上的原生珊瑚礁是全新世高海平面时期的产物.全新世以来南海北部至少存在过4期相对高海平面阶段：7 300～6 000、4 800～4 700、4 300～4 200和3 100～2 900 cal.aBP.其中7 300～6 000 aBP是整个全新世最高海平面时期,也是鹿回头珊瑚礁发育的繁盛期,基本形成了现代珊瑚礁的地貌格局,后来不同时期发育的珊瑚礁是在此时期形成的礁塘或礁坑等低洼地中形成,并在鹿回头半岛两侧向外发展,现代珊瑚礁则发育于全新世珊瑚礁的外礁坪和礁前斜坡带.另外,鹿回头珊瑚礁反映的南海北部全新世高海平面时间与南海其他地区高海平面时间可以衔接或对应,说明南海地区全新世高海平面具有全球背景,至少在南海是一致的,且与气候变暖紧密相联.     

中—晚全新世高海平面的琼海珊瑚礁记录

采用精确的高程测量和高精度的TIMS铀系定年方法,对海南岛东部琼海青葛附近低潮时出露的原生死珊瑚和外礁坪上的活微环礁进行调查研究。调查结果表明,青葛附近外礁坪上的微环礁存在狭窄的生长上限(±8cm),位于最低低潮面上,是相当精确的海平面标志物。原生死珊瑚顶面与附近现代活微环礁顶面的高差数据和精确可靠的TIMS铀系年龄数据显示,5500~5200aBP (U/Th年龄,相对于2008年)时海平面至少高出现在(100±8) cm,真实的海平面很可能比现在高2.0~2.2m。总体上,5500~3500aBP期间海平面波动变化,波动幅度约为0.6m,且这种波动与气候波动有较好的对应性。4400~3900aBP期间琼海珊瑚礁的发育缺失很可能与此时的气候干冷有关。     

涠洲岛珊瑚礁生态系中浮游动植物与环境因子关系的初步探讨

本文根据1990年4月、10月间的理化分析数据，结合2002年9月涠洲岛珊瑚礁生态环境的调查状况，首次从珊瑚礁生态系的角度初步探讨该岛区浮游动植物与环境因子的关系。结果表明：该岛区浮游动植物的分布具有明显的区域性和季节性，既体现了珊瑚礁生态系具有较高的初级生产力特征，也体现了浮游动植物具有显著的季节交替现象。相关分析显示，水温、盐度、N，P，Si营养盐对浮游植物的种类组成及数量变动均有明显影响，但对浮游动物的影响不大；N是该生态系中浮游植物的限制因子，P限制状况只有在珊瑚礁生长带较深的海域出现，Si呈相对富足状态。     

海南岛南部海岸线变迁及其成因

海岸带是陆地和海洋相互作用的地带,是人类活动最为活跃、经济相对发达的地区,同时也是自然生态环境相对脆弱、资源环境承载力相对有限的地区。海岸线的变化情况研究对海岸带资源开发与保护有着重要的意义, 而遥感技术对海岸线的动态监测具有独特的优势。通过对多源遥感影像数据进行挖掘,对1991—2013年岸线变化情况进行研究,解译出5个时相的海南岛南部海岸线,统计了岸线变化趋势,并分析了典型区岸线变化原因。研究表明：从总体上看,岸线总长度在1991—2013年间变化不大,在560～600 km之间,波动很小;但局部岸线变化比较大,主要是随着城市建设的发展而围海造地、码头建设以及鱼塘围垦所引起的。     

西沙永兴岛珊瑚礁与礁坪生物生态学研究

20 0 2年 8月对西沙永兴岛珊瑚礁与礁坪生物进行了生态学调查。珊瑚礁调查采用选取断面布设样框的方式进行覆盖率的定量调查 ,水下照相和录相拍摄的珊瑚种类作为定性调查资料 ,并将调查结果与 1978年结果对比 ,以说明该区域珊瑚礁的变化趋势。礁坪生物的采样采用取样框和走样线相结合的方式 ,获取定性定量资料 ,并采用Shannon Weaver多样性指数 (H′)和Pielou均匀度指数 (J)来说明永兴岛礁坪生物的物种多样性和物种分布的均匀性情况。结果表明 ,永兴岛珊瑚种类丰富 ,共发现 2 9种珊瑚 ,造礁珊瑚覆盖率较高 ,但 2 0多年来珊瑚有较明显的退化趋势。礁坪生物初步鉴定有 5 4种 ;平均生物量为 395 78g/m2 ,平均栖息密度为 6 3ind/m2 ;生物数量和物种多样性的水平分布趋势一致 ,即礁坪北侧最高 ,南侧居中 ,西侧最低 ,这种现象与岛屿西侧受人类活动干扰程度较大有关 ;数量的垂直分布 :生物量为低潮区 >中潮区 >高潮区 ,栖息密度为高潮区 >中潮区 >低潮区 ;物种多样性的垂直分布存在自高潮区向低潮区递增的趋势。     

南沙群岛永暑礁钻井珊瑚礁和珊瑚碎屑的磁学分析

通过南沙群岛永暑礁南永1、2井珊瑚礁和南永3井潟湖珊瑚碎屑的磁性测试与研究发现,它们的磁化率以负值(χ<0)为主,具抗磁性特性,但有稳定的剩余磁化强度,又具有铁磁性特性,即具有抗磁性与铁磁性共存的磁学性质。珊瑚礁和珊瑚碎屑的磁性主要来源于珊瑚骨骼及死亡后古生物和富铁细菌等壳体中变价的铁离子,这些变价铁离子在不同年代、不同环境下组成新的铁氧体,具有似单畴(PSD)的磁性特征。这个磁性不但在井深103m和254m处记录了布容/松山和松山/高斯地球磁场极性转换界限(年龄分别为0.78MaB.P.和2.58MaB.P.),而且记录了布容正极性期和松山反极性期内的琵琶湖I、II、贾拉米洛、奥都维、留尼汪Ⅰ、II地球磁场漂移,并提供了磁化率的变化可能与气候冷暖变换有关的信息。当χ<0时表示冷期,当χ>0时表示暖期。     

獐子岛海域浮游甲藻及有毒微藻的年际变化研究

2011—2017年,每月一次,通过对獐子岛海域29个站位浮游甲藻的调查,探究浮游甲藻种群结构的年际变化特征。发现了浮游甲藻19属47种,其中原多甲藻属(Protoperidinium)种类最多为17种,鳍藻属(Dinophysis)和角藻属(Ceratium)各4种,裸甲藻属(Gymnodinium)和原甲藻属(Prorocentrum)各3种,膝沟藻属(Gonyaulax)和环沟藻属(Gyrodinium)各2种,原角藻属(Protoceratium)、夜光藻属(Noctiluca)和凯伦藻属(Karenia)等均为1种。浮游甲藻种类数呈逐年递增,季节上呈现夏季和秋季较多,春季次之,冬季最少。浮游甲藻密度变化区间为(2.376—339.323)×10~4/m~3,平均密度为65.479×10~4/m~3,亦呈现夏季和秋季较高,春季次之,冬季最低,但密度呈逐年递减,且不同站位间差异较大。调查期间,不同季节优势种类有相同性,如三角角藻(Ceratium tripos)、梭角藻(Ceratiumfusus)和亚历山大藻(Alexandriumsp.)为四季优势种,但亦有差异,如鳍藻(Dinophysisspp.)和夜光藻(Noctilucascintillans)为夏季和秋季优势种,网状原角藻(Protoceratium reticulatum)为冬季和春季优势种。优势种中有毒微藻呈逐年增多趋势,有毒的链状裸甲藻(Gymnodiniumcatenatum)、米氏凯伦藻(Kareniamikimotoi)和具尾鳍藻(Dinophysiscaudata)等非优势种在獐子岛海域首次发现。浮游甲藻群落的香农-威纳指数、丰富度指数、均匀度指数均为秋季夏季春季冬季,呈逐年递增趋势。近年来,獐子岛海域浮游生物群落甲藻化和有毒化趋势明显,可能与海水营养盐比例失衡、海水酸化、北黄海冷水团、双壳贝类大规模养殖等有关。     

豹皮菌中2－Amino－3－（1，2－dicarboxyethylthio）propanoic Acid非对映异构体的分离和鉴定

从豹皮菌中的新鲜子实体的乙醇提取物中分离得到一种ＮＭＤＡ受体格抗剂，经理化常数和波谱数据的测定鉴定为２－Ａｍｉｎｏ－３－（１，２－ｄｉｃａｒｂｏｘｙｅｔｈｙｌｔｈｉｏ）ｐｒｏｐａｎｏｉｃａｃｉｄ非对映异构体的混合物，该化合物是首次从豹皮菌中得到，经进一步分离，得到两种非对映体异构体。