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。     

小波滤噪对多光谱遥感水深反演精度的影响分析

为了深入探究小波滤噪尺度与多光谱遥感水深反演精度间的关系,本文以西沙东岛周边20m以浅海域为实验区,选用WorldView-2多光谱影像和实测水深为反演数据源,开展了基于三波段对数线性模型的实验区原始影像及一级至五级小波滤噪后影像的遥感水深反演实验,并从总体、分段和不同滤噪方法的反演精度对比三个方面进行了分析。结果表明:1)小波滤噪后影像较原始影像反演精度要高,反演精度最高的是三级小波滤噪影像,其平均相对误差为27.5%,平均绝对误差为1.1m。2)随着深度增加,小波滤噪前后影像水深反演的平均相对误差均减小,平均绝对误差先减小后增大;较小尺度小波滤噪适用于浅水区,而较大尺度小波滤噪适用于深水区。3)当窗口较小时,小波滤噪或均值滤波影像的水深反演精度均优于中值滤波;当滤噪强度增加到一定程度时,3种滤波方法在反演精度上均表现出提升减缓甚至开始降低的趋势。     

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。     

新西兰Taranaki盆地深水新探区油气成藏条件

Taranaki盆地是新西兰国家唯一在产油气的盆地。其勘探活动和油气发现主要在陆上和浅水区,深水区目前勘探程度极低,是近年来全球深水油气勘探关注的重要新领域之一,但存在构造沉积演化不清、勘探潜力不明的问题。从盆地的构造-沉积演化背景入手,追溯新西兰板块漂离冈瓦纳古陆东缘之前的沉积环境及特征,结合地震地层层序的识别,划分深水区地层层序;同时运用地质类比评价方法和地球物理技术相结合,分析研究了深水区烃源岩生烃潜力、储盖组合类型、圈闭条件以及可能的油气运聚成藏模式及其勘探方向。指出:①盆地深水构造-沉积演化与目前研究认识程度较高的陆上及浅水区有差异,其地层系统及地层沉积充填格架可划分为4个层序;②深水区存在比盆地陆上及浅水区更老的新含油气系统,其沉积充填了裂谷期陆相煤系和裂后期海侵泥岩2套烃源层系,且具有"裂谷期生气、裂后期生油"的成烃特点,生烃潜力较大;③深水油气藏主要勘探目的层为三角洲砂岩及晚白垩世浅海相滨岸砂岩,而东部隆起之上的火山披覆构造圈闭为该区的主要勘探目标。     

连云港近海紫菜养殖区遥感识别、空间变异和驱动分析

为了科学有效地掌握海域使用信息、管理海域权属,为海域资源调查、管理、规划、保护、合理利用提供服务,为违法、违规、违章用海项目得到有效遏制,减少用海矛盾,有必要开展海域使用动态监测,作者以连云港近海为研究区,利用4个时相Landsat遥感影像(2002、2008、2013、2016年)通过面向对象算法提取弱水背景下的紫菜养殖区信息,揭示空间分异规律,并分析其驱动原因。研究结果表明:4期影像提取连云港近海紫菜养殖区信息的精度分别是87.5%、92%、91.7%和94.6%。紫菜养殖区空间分布的变化规律为紫菜养殖面积不断增加且整体向深海方向推进。赣榆港口航运区和田湾核电站特殊利用区存在少量紫菜养殖区,项目用海不符合连云港市海洋功能区划(2016～2020年)。连云港近海紫菜养殖区空间分异的驱动因子主要是自然条件、养殖技术、海洋经济和社会发展四大因素。     

苏北浅滩筏架附生绿藻群落结构变化及与环境因子的相关性探究

苏北浅滩是研究浒苔绿潮早期形成机制的重要区域,该区域紫菜养殖筏架上附生绿藻的群落结构变化对浒苔绿潮的发生具有重要影响,环境因素在其中发挥了重要作用.为了探明导致苏北浅滩绿藻群落结构变化的主要环境因素,本文通过分子生物学和种群生态学方法对筏架附生绿藻群落结构进行了研究,结果表明:(1)苏北浅滩筏架附生绿藻群落主要由浒苔(...     

基于边缘引导约束的高分辨率遥感影像海岸线提取

针对海岸线的影像特征,提出一种基于边缘引导约束的海岸线提取方法。该方法是在遥感影像进行中值滤波处理,去除噪声的基础上,通过交互方式对遥感影像进行灰度拉伸,以增强海岸线特征;再利用梯度算子卷积运算得到梯度影像;然后通过边缘像素点和灰度差阈值引导种子点进行生长,进而提取包括滩涂在内的水域或其他地物;最后通过轮廓跟踪提取生长区域的边界,即海岸线。试验表明,该方法可准确提取出海岸线位置,效果较好。     

东海PN断面黑潮区域海底起伏对声传播的影响

利用2001年3月东海PN断面“973”调查获得的CTD数据，用数值模拟方法研究了PN断面黑潮区域海底起伏对声传播的影响。由深水区向浅水区传播，随着海底的抬升声线的海底反射和海面反射次数增加，声强衰减更快，限制声传播距离。由浅水区向深水区传播，随着海底降低声线上反转点深度增加，传播一定距离后部分声线不能到达上层水体，于是声强衰减也增快。     

海南岛西南海域晚第四纪古水深反演

晚第四纪以来,因古气候和海平面发生多次变化,南海西北部经历了海岸线变迁和海陆演变多个过程。利用钻孔测年和高分辨率单道地震资料开展对比、划分了7个主要地震反射界面并确定其时代。同时基于现今水深数据,依据全球海平面变化曲线和地层厚度,对海南岛西南海域晚第四纪(100.1~40.7kaBP)以来的古水深和海岸线进行反演。反演结果表明,100.1kaBP时,海南岛西部、西北和南部局部地区海岸线向海方向移动,陆域面积略微增加,海域陆架较窄,最大水深超过550m,海底地形以陆坡深水区为主。78.1kaBP时,海南岛西部海岸线发生较大规模迁移,陆域面积增加,陆架变宽,海底地形平缓。大部分区域水深均小于200m。49.9~40.7kaBP,海南岛西部陆域面积进一步扩大,海底地形平坦,水深变浅,地形以陆架区浅水区为主。研究表明,100.1~40.7kaBP以来研究区的水深变浅,地形变为平缓,海岸线向海迁移,区域古气候、海平面变化以及物源供应对塑造海底地形地貌具有重要的作用。     

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。     

一种高精度海岸带DSM构建方法研究

为提升海岸带区域遥感影像无控定位能力,构建高精度海岸带数字表面模型(digital surface model, DSM),提出使用ICESat-2星载激光测高数据精化提取控制点,辅助自主可控高分遥感卫星影像立体区域网平差,从而提高影像定位精度。最后利用某海岸带区域高分七号卫星影像和提取制作的ICESat-2激光控制点进行海岸带数字表面模型构建试验,结果表明：使用上述方法构建的海岸带数字表面模型高程精度已满足1∶1万比例尺成图高程精度优于1.5 m的要求。本文方法对在海岸带或境外等地区开展遥感测绘具有借鉴意义。     

面向对象的无人机遥感影像海岸线提取方法研究

针对海岸线区域地形复杂和卫星遥感影像分辨率的不足,精度难以满足大比例尺成图要求,以及常规解译方法的局限性,选取青岛小岛湾海岸线为研究区,以无人机(UAV)遥感影像为基础数据,提出一种面向对象的海岸线提取方法,结合现场实测验证,开展了人工海岸线和砂质海岸线识别的应用实验。结果表明:人工海岸线和砂质海岸线概率边缘指数(PRI)分别为0.97和0.88,边缘定位误差(BDE)分别为4.33和2.84,提取的人工海岸线和砂质海岸线与实测海岸线结果整体上匹配较好,仅在局部细微处存在微小差异。本文提出的方法可快速有效地获取海岸线信息,其精度能够满足海岸线动态变化监测的需求,可在海岸线资源管理中推广应用。     

江苏近海紫菜养殖区的空间扩张模式研究

为精准实施海域使用现状的动态监测与有效管理,开展了江苏近海紫菜养殖区空间扩张模式研究.选取1990年、2000年、2013年和2018年四个时相的Landsat遥感影像为数据源,采用面向对象分类方法提取江苏近海紫菜养殖区的空间分布信息,分别计算1990年、2000年、2013年和2018年江苏近海紫菜区养殖面积并分析其...     

苏北浅滩养殖筏架附生绿藻入海过程在黄海绿潮形成中的作用

本研究采用现场定量观测为主的研究方法,在2017年5月期间对苏北浅滩竹根沙收紫菜养殖筏架作业过程进行跟踪调查;对养殖筏架绠绳附生绿藻自然脱落和收筏架作业过程人为刮落附生绿藻,以及收筏架作业前后入海的漂浮绿藻生物量进行定量观测。结果表明:筏架绳附生绿藻自然脱落率低,为3.58%±0.78%;收筏架作业过程中绠绳上刮落绿藻生物量为(12±3)kg湿重/根,由此估算2017年整个苏北浅滩刮落的生物量估算可达到万吨湿重;收筏架作业后海域漂浮绿藻生物量是作业前的7.6倍。研究结果进一步明确了收筏架作业过程中人为刮落绿藻是目前筏架附生绿藻最主要的入海方式。刮落绿藻是海水中漂浮绿藻的主要来源,其生物量对南黄海绿潮的规模大小有重要的影响。研究结果为绿潮防控措施的制定和实施提供科学依据。     

浒苔孢子在不同材料基质上的附着萌发差异性研究

本研究针对黄海绿潮早期发生过程,以浒苔生殖细胞附着生长特征为切入点,以其主要原因藻种浒苔(Ulva prolifera)为材料,对比研究了不同材料附着基质对浒苔孢子附着萌发的影响。发现孢子在2—6h内的附着率达到80%,尤其是在前2h内的附着速率最快,而且在不同材料的基质上都能完成附着萌发,但萌发数量存在显著差异性,孢子在紫菜养殖筏架相关材料(塑料、竹片、尼龙网衣、塑料网衣)上的萌发率显著高于浅滩、礁石和养殖池相关材料(细砂、海泥、石块)。浒苔孢子还可以在藻段上完成附着萌发,而橡胶和鱼粉袋相关材料对浒苔孢子的萌发存在抑制作用。对比浒苔孢子和配子的萌发特性发现两者有异同点,两者在塑料、竹片等筏架相关材料上萌发率均较高,而孢子在藻段以及橡胶浸出液和鱼粉溶液中的萌发数均显著高于配子。本研究发现紫菜养殖筏架更有利于浒苔孢子的附着萌发,这进一步说明苏北浅滩数十万亩的紫菜养殖筏架在绿潮早期形成过程中为浒苔孢子提供了重要的附着基质。本研究结果将为探讨紫菜养殖筏架在绿潮早期发生过程中的重要作用,并为养殖筏架防附着材料的选用提供参考。     

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。     

基于地物光谱可分性的CHRIS 高光谱影像波段选择及其分类应用

本文以黄河口湿地为研究区,应用覆盖该区域的CHRIS高光谱遥感影像,提出了一种基于地物光谱可分性的滨海湿地高光谱影像波段选择方法。该方法利用研究区的7种典型地物的110余条现场实测地物光谱曲线,通过分析比对地物两两之间的光谱可分度,确定地物类型之间的光谱可分区间,基于此选取CHRIS高光谱影像的地物分类特征波段,应用三种经典的监督分类方法(支持向量机法SVM、人工神经网络法ANN和光谱角制图法SAM)开展利用全波段的和利用本文方法选择特征波段的分类对比实验。结果表明:(1)基于光谱可分性特征波段的方法较全波段分类精度有所提高,其中ANN分类精度最高,为82.52%,较全波段分类精度提高了约为5.1%;(2)芦苇、水体、黄河水和裸滩4种地物的识别能力高,生产者精度都在80%以上;(3)碱蓬的用户精度提升最为明显,约在7%。     

基于小波变换和高斯函数的影像去噪方法研究

提出了小波变换与高斯函数相结合进行影像去噪的方法,在去除高斯白噪声的同时能够有效去除椒盐噪声。此方法是在小波域内结合小波变换的特点对高频子带分别进行高斯低通滤波,将滤波后的小波系数经过反变换后即可得到经过去噪后的影像。实验表明该方法不仅对高斯噪声和椒盐噪声去噪效果明显,而且保留了影像的细节信息,其滤波效果优于中值滤波和小波软阈值法。     

PolSAR数据区域海冰LSSVM分类

本文给出了一种结合影像分割和最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine,LSSVM)的海冰监督分类方法。考虑到SAR数据的斑点噪声影响分类精度,首先利用分水岭算法和等级区域合并执行影像分割,利用分割后的区域代替像素开展分类研究,由于分割尺度影响分类精度,文中利用LSSVM算法对不同尺度下的分割结果执行分类,通过评估分类精度确定最优分类结果及其对应最优分割尺度,从而克服经验选择分割尺度缺乏理论依据的不足。利用两组SIR-C数据验证了算法,实验结果表明本文算法的总体分类精度超过85%,能较好的识别不同类型的海冰。