南黄海辐射沙脊群海域的水深遥感

南黄海的辐射沙脊群海域地形地貌复杂多变,应用遥感技术来测量其水下地形不仅有可能,而且势在必行。在对沿海及长江口门内外遥感反演水下地形研究的基础上,选择沙脊群海域中有代表性的一块水域为研究区,同步测量其水下地形和水流、悬沙含量,用实测地形和MODIS影像数据建立水深反演模型,同时分析该区域的悬沙光谱特征,选择悬沙遥感参数,以MODIS数据的水深反演模型和沙脊群水域的悬沙遥感参数为依据,建立削弱悬沙影响的水深遥感模型,从而反演出1.5×104km2的辐射沙脊群水下地形。从反演结果看,所建模型的相关系数二次方的值为0.664,F-值为18662,平均绝对误差为1.52m,平均相对误差为24%,5~15m水深段的平均相对误差只有18%,反演效果较好。     

基于光谱分层的浅海水深遥感反演方法

卫星水深反演是水深测量的一种重要手段,其中Stumpf比值算法和Lyzenga多项式算法应用广泛并诞生了大量改进算法,但这些算法没有顾及不同光谱的测深极限与适用范围,为此本文提出一种基于光谱分层的水深反演方法。首先,根据红、绿、蓝光谱对水体的穿透能力差异,提出一种基于影像本身的无参数光谱分层策略,提取红光层、绿光层、蓝光层;然后,根据不同光谱层的波段测深性能,分光谱层构建水深反演优化模型,获取浅海水深反演结果。以我国南沙海域长线礁和美属维尔京群岛巴克岛为实验区,本文方法对经典Stumpf比值算法和Lyzenga多项式算法进行改进后,水深均方根误差、平均绝对误差、平均相对误差分别降低了0.41～0.89 m、0.35～0.65 m、4%～19%,尤其在红光层,即水深较浅区域,平均相对误差降低了58%～149%,精度提升明显。因此,改进算法在提高卫星水深反演效果方面具有可行性和有效性。     

基于Landsat 8卫星的江苏北部近岸海域水深遥感反演研究

水深数据是进行浅海演变、潮滩冲淤分析的必备资料。遥感测深技术的发展,为海洋勘察开辟了一条新的途径。本文针对江苏北部近岸海域,按照不同的泥沙浓度和地形特征选取两个试验区,针对Landsat卫星选取合适的大气校正模型,然后引入因子提高数据的相关性,最后选取相关性高的波段并使用随机森林模型进行建模。结果表明,模型在试验区1的RMSE、MAE和R²分别为4.05 m、2.97 m和0.79;模型在试验区2的RMSE、MAE和R²分别为3.89 m、3.21 m和0.40。分段误差结果表明近岸反演的水深偏大、远海反演的水深偏小,中间区域偏差较小。综合所有误差,可知试验区1的水深反演模型精度较高,可以应用,而试验区2的水深反演模型精度较低,只能基本反映水深变迁趋势。研究结果可以用于分析江苏近海的冲淤变化趋势,从而更好地保护当地的生态环境。     

南海海域珊瑚礁元素分析试验研究

由于珊瑚礁属于生物矿物,其组成成分并不固定,因此珊瑚礁成分变化往往对当地生态和矿产有一定的指示作用,其元素分析对于珊瑚礁生态修复和海底探矿等具有重要作用。文中样品采自中国南海珊瑚岛礁,采用能量色散X射线荧光光谱分析了南海海域的珊瑚礁样品,确定其无机成分除Ca外也包括Al,Fe,Sr等元素,其钙质含量占绝大多数,为97%左右,其次Sr的含量占2.25%～2.75%左右,S占比0.31%～0.40%,Al占比0.04%～0.13%,Fe占比0.08%～0.23%,剩余为其他元素。同时,分析了不同区域所取样品的元素组成,发现其中一处所取样品存在Co元素。本次实验对于全面认识南海地区珊瑚礁的组成与南海海底矿藏指示具有实际意义。     

珠江口水深遥感反演研究

建立了珠江口2个试验区遥感测深的多种统计相关模型,并选取相关性最好的模型进行水深反演和结果分析,探讨了不同悬沙浓度情况下遥感测深的可能性和实用性。结果表明,对于悬浮泥沙浓度大的试验区1,实测水深值和遥感各波段DN值的相关性＜0.5,实际反演水深的能力较差,加入了泥沙因子的统计相关模型相关性有较大提高,但水深反演精度仍不高,达不到实际应用的精度;而悬浮泥沙浓度较小的试验区2,实测水深值和遥感各波段DN值的相关性基本大于0.7,但加入泥沙因子后水深值和遥感波段的相关系数并没有提高,以B2为反演因子的指数模型反演精度最高,5~10 m水深段的反演效果最好,平均相对误差为22.5%、平均绝对误差为1.56 m,模型总体平均相对误差为31.9%、总体平均绝对误差为1.92 m,反演结果较好地反映了试验区2的水深情况。从所建模型来看,非线性模型的反演效果均好于相应的线性模型,多因子模型好于单因子模型。     

海南大洲岛珊瑚礁海域浮游植物群落特征研究

于2013年3,6,9和12月对大洲岛珊瑚礁海域的浮游植物进行了周年的季节性调查。共鉴定出浮游植物6门58属104种,且由广温广布型物种为主,群落结构组成以硅藻为主,赤潮藻类共2门22属41种,其中有毒甲藻3种。浮游植物种类季节变化情况为,夏季(53种)春季=冬季(69种)秋季(73种),夏季湾内采集底泥发现的甲藻孢囊及休眠孢子与夏季藻种类减少有关。大洲岛海域虽存在一定的赤潮优势种,但不足以达到引发赤潮的条件;但从局部来看,前港春季具有潜在发生赤潮的危险。研究区前港、湾内、后港的种类和密度均不存在显著性差异,风向季节性转移相对应的人为活动的影响和研究区珊瑚覆盖率的高低对各研究区浮游植物种类和丰度均不存在显著性差异;季节间种类不存在显著性差异,但春季浮游植物丰度与冬季存在显著性差异,冬季浮游植物丰度明显高于春季。多样性指数和均匀度指数分别与COD、活性磷、无机氮、氨氮表现出显著负相关性。     

南海海域珊瑚礁元素分析试验

由于珊瑚礁属于生物矿物,其组成成分并不固定,因此珊瑚礁成分变化往往对当地生态和矿产有一定的指示作用,其元素分析对于珊瑚礁生态修复和海底探矿等具有重要作用。文中样品采自中国南海珊瑚岛礁,采用能量色散X射线荧光光谱分析了南海海域的珊瑚礁样品,确定其无机成分除Ca外也包括Al,Fe,Sr等元素,其钙质含量占绝大多数,为97%左右,其次Sr的含量占2.25%～2.75%左右,S占比0.31%～0.40%,Al占比0.04%～0.13%,Fe占比0.08%～0.23%,剩余为其他元素。同时,分析了不同区域所取样品的元素组成,发现其中一处所取样品存在Co元素。本次实验对于全面认识南海地区珊瑚礁的组成与南海海底矿藏指示具有实际意义。     

含沙水体水深遥感方法的研究

遥感测深技术是海岸、河口及其他水体水深测量的一种新方法,应用前景广阔。在海洋的近岸、河口处水体相对浑浊,利用可见光技术测深的精度依赖于建立合适的水深反演模型和考虑水体悬浮物质的影响。选择合适的水深反演因子和比较多种线性、非线性水深反演模型,通过对水体悬浮泥沙光谱特性的研究,建立了适于河口、近岸浅水浑浊水体并考虑悬沙浓度影响的水深反演模型。通过检验,由该模型反演的平均相对误差小于15%,在7~14 m的水深段反演效果更好,其平均相对误差小于8.5%。     

浅海水深光学遥感研究进展

通过分析1978年至今水深光学遥感的国内外主要研究成果,从被动光学遥感、主动光学遥感、遥感融合探测三个方面,对光学遥感浅海水深反演方法进行了系统性总结,对比分析了水深反演方法的优势和不足,探讨了存在的技术问题,并展望了浅海水深光学遥感技术的发展趋势。总结得到:主动光学遥感的水深探测精度最高,在0~15m浅海水深段,激光雷达遥感探测误差在厘米级,但仅限于机载平台;遥感融合探测方法精度次之,水深反演精度一般可比单源单时相提高10多个百分点;被动光学遥感中的高光谱水深反演精度一般要高于多光谱,平均相对误差可低至15%。被动光学遥感水深反演精度相对较低,但是数据源丰富、覆盖范围广、时效性强、水深反演模型较丰富,是目前浅海水深遥感反演的主要方法。主动光学遥感由于机动性强、测深精度较高,逐步成为应用和研究的热点,但是受空管以及飞机平台的航程限制,个别敏感区域飞机也不能到达。水深遥感融合探测可以充分地利用已有遥感影像资源,有效地挖掘多源、多时相信息,有助于提高水深遥感反演精度,但是多源遥感影像融合时会存在空间尺度问题,多时相反演融合中也会有底质及水下地形变化等因素对水深反演精度的影响。     

水深可见光遥感方法研究进展

水深测量对于水利、航运、近海工程等具有重要作用。在总结国内外水体遥感测深主要方法和研究进展的基础上,对水深遥感反演中各类模型存在的问题进行了讨论。结果表明:理论解译模型模拟了光在水体内的辐射传输过程,水深反演精度较高,但模型计算需要大量的水体光学参数且计算过程烦琐;半理论半经验模型对理论解译模型进行了简化,所需水体光学参数少且具有较好的精度而被广为应用;统计相关模型通过直接建立遥感图像光谱值和实测水深之间的相关关系而获得水深数据,且计算相对简单,但由于实测水深值与遥感图像光谱值的事实相关性无法保证,使采用该类模型反演的水深结果有时并不理想。提高水深遥感反演精度,必须进一步加强遥感器研究,充分考虑水体中的溶解、悬浮物质等信息干扰,科学构建水深模型和大气校正模型。     

水深航空多光谱遥感的初步研究

为了探讨在我国目前条件下利用航空多光谱摄影手段遥感水深的可能和方法,在1978年10月至1979年10月的约一年时间里,国家海洋局第二海洋研究所遥感技术研究室先后在我国云南保山地区、吉林长春地区以及东海三大王海湾进行了三次水深航空多光谱摄影的遥感试验研究.本论文试图根据这三次试验的实践,阐述利用航空多光谱摄影遥感水深的原理和方法,估价在我国目前条件下所能达到的限度,讨论今后的研究方向和改进办法.     

遥感水深反演海图修测应用研究

卫星遥感技术可以应用于浅海水下目标探测,是特殊区域碍航物探测的有效手段。结合海岛礁的特殊地理环境和测绘需求,采用高分辨率卫星影像进行浅水深反演试验,提出的高分辨率预处理方法实用、有效;并与海图数据结合,进行水深标定和海图修测应用分析。研究结果表明,针对南海岛礁,应用高分辨率卫星影像可以获取岛礁分布和轮廓、概略等深线信息、潜在航道以及水下障碍物信息等,能达到修测海图的目的。     

基于极限学习机的浅海水深遥感反演研究

以Sentinel-2A遥感影像为数据源,在数据预处理基础上,使用极限学习机建立水深反演非线性回归模型,并与双波段回归模型、神经网络BP模型进行了比较。结果表明,总体上,支持极限学习机反演精度比较高,在水深5～20m处,极限学习机模型具有较高的反演精度和良好的效果,适用于研究区的水深反演。     

广西涠洲岛珊瑚礁海域水质环境变化研究与评价

文章根据2013—2016年广西涠洲岛珊瑚礁海域水质实际调查情况,应用单因子污染指数评价法、富营养化指数法和有机污染指数法,对近年来涠洲岛珊瑚礁海域水质环境变化进行综合分析和评价。2013—2016年,广西涠洲岛珊瑚礁海域水质大部分符合国家第一类海水水质标准,满足珊瑚礁的正常生长要求,但悬浮物含量持续偏高,对珊瑚礁造成一定影响。涠洲岛海域水体虽未出现显著的污染,根据历史数据分析,人为排污已在一定程度上影响珊瑚礁的生长,持续的监测有助于及时发现水质环境质量的变化。     

基于神经网络技术的遥感水深反演模型研究

利用Landsat7 ETM+遥感影像反射率和实测水深值之间的相关性,选取了相关性较好的ETM1、ETM2、ETM3、ETM4、ETM3/ETM2等5个水深反演因子,建立了BP神经网络水深反演模型。为充分体现BP神经网络模型的优越性,利用SPSS软件建立了单波段、波段比值、多波段三种不同的线性回归模型。通过对比发现,具有很好的自适应能力和非线性映射能力的BP神经网络模型在处理遥感水深反演问题上比传统的线性模型效果更好。     

涠洲岛珊瑚礁海洋公园海域营养盐含量变化及富营养化研究

根据2013～2016年9月(夏季)涠洲岛珊瑚礁海洋公园海域水质指标的监测结果,分析了涠洲岛珊瑚礁海洋公园的水质状况、营养盐的组成及年际变化趋势。结果表明,涠洲岛珊瑚礁海洋公园海域夏季海水环境因子(水温T、盐度S、pH和溶解氧DO)相对稳定,适合珊瑚的生长和繁衍;整体水质质量状况较好,符合一类海水水质标准;溶解态无机氮中NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N含量变化差别不大,DIN浓度整体呈下降趋势,NO-3-N与DIN的变化趋势基本相似,且对DIN的贡献最大;受陆源输入及海水交换作用的影响,PO3-4-P呈轻微下降趋势;海水富营养化指数在0.03～0.21之间变化,未达到富营养化水平;N/P比值偏大,平均值为54.5,呈逐年下降趋势;涠洲岛珊瑚礁海洋公园海域主要属于磷限制,整个海域处于贫营养化程度。     

西沙群岛珊瑚礁海域浮游动物群落结构初步分析

为了解西沙群岛珊瑚礁海域浮游动物的群落特征, 于2015年5月末至7月初在西沙群岛8个岛礁(七连屿、永兴岛和东岛3个岛屿以及浪花礁、盘石屿、玉琢礁、华光礁和北礁5个环礁)进行了浮游动物采样, 分析了浮游动物的多样性、丰度和群落结构特征, 并比较了5个环礁潟湖内和向海礁坡区浮游动物群落组成的差异。调查海域共鉴定浮游动物180种(包括浮游幼虫13个类群), 其中桡足类最多, 达83种, 其次是水母类(38种)、浮游软体类(14种)、毛颚类(11种)和浮游被囊类(7种); 浮游动物平均丰度为256.4±117.8个·m^-3, 桡足类占总丰度的51.08%, 其次是浮游幼虫(16.30%)、浮游被囊类(13.22%)和毛颚类(7.70%)。浮游动物种数、多样性和均匀度指数、丰度在岛屿和环礁之间以及环礁的潟湖区和向海礁坡区均存在差异; 浮游动物多样性和丰度在东岛、玉琢礁和华光礁较高, 而在七连屿和北礁较低; 5个环礁向海礁坡区的浮游动物多样性和丰度皆高于潟湖区的。多元统计分析结果表明调查岛礁的浮游动物可划分两个聚群(相似水平85%); 岛屿近岸及环礁的潟湖群落(Ⅰ)和岛屿远岸及环礁的向海礁坡群落(Ⅱ); 两个聚群浮游动物组成差异较显著(r=0.832, p<0.001); 前者的种数、多样性指数、总丰度和主要浮游动物类群如桡足类、毛颚类和浮游幼虫的丰度显著低于后者。环礁潟湖区和向海礁坡区的空间异质性和生态环境差异可能是导致浮游动物群落结构呈现不同特征的主要因素。     

海域使用遥感分类体系设计研究

文章基于海域使用行政管理对遥感监测的信息需求,根据遥感信息提取原理和现行海域使用动态监测系统中遥感资料的监测能力,设计出一套针对遥感监测应用的海域使用分类体系。该分类体系分两个层次:一是用海地物分类及指标;二是海域使用分类及指标,包括用海类型、用海方式和用海动态的分类及指标。该分类体系的应用,有助于构建海域使用动态监测系统中的遥感分类业务化流程,规范对遥感监测目标的界定。     

海湾水深遥感图象计算机分类解译

本文介绍了用美制S101数字图象处理系统,对1981年10月舟山地区航空遥感实验中所取得的大乌石塘海湾幅机载11通道数字扫描图象进行水深分类解译,并且与实测结果进行对比验证。     

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。