Satellite image analysis using crowdsourcing data for collaborative mapping: current and opportunities

ABSTRACT

Researchers are continually finding new applications of satellite images because of the growing number of high-resolution images with wide spatial coverage. However, the cost of these images is sometimes high, and their temporal resolution is relatively coarse. Crowdsourcing is an increasingly common source of data that takes advantage of local stakeholder knowledge and that provides a higher frequency of data. The complementarity of these two data sources suggests there is great potential for mutually beneficial integration. Unfortunately, there are still important gaps in crowdsourced satellite image analysis by means of crowdsourcing in areas such as land cover classification and emergency management. In this paper, we summarize recent efforts, and discuss the challenges and prospects of satellite image analysis for geospatial applications using crowdsourcing. Crowdsourcing can be used to improve satellite image analysis and satellite images can be used to organize crowdsourced efforts for collaborative mapping.     

基于拉格朗日拟序结构的吕宋海峡表层水交换研究

黑潮通过吕宋海峡入侵南海呈现明显的瞬态特征。以往的研究通常将黑潮在吕宋海峡附近的流态分为几种不同类型。本文基于表层地转流计算得到的有限时间李雅普诺夫指数场（FTLE）,展示了拉格朗日视角下的吕宋海峡上层水交换特征。从FTLE场提取的拉格朗日拟序结构（LCSs）很好地识别了吕宋海峡附近的典型流态和旋涡活动。此外,这些LCSs还揭示了吕宋海峡周围复杂的输运路径和流体域,这些特征得到了卫星跟踪浮标轨迹的验证,且从流速场中是无法直接识别的。FTLE场显示,吕宋海峡附近表层水体的输运形态主要可分为四类。其中,黑潮直接向北流动的“跨越”形态和顺时针旋转的“流套”形态的发生频次明显高于直接进入南海的黑潮分支“渗入”形态和南海水流出至太平洋的“外流”形态。本文还进一步分析了黑潮在吕宋海峡处的涡旋脱落事件,突出强调了LCSs在评估涡旋输运方面的重要性。反气旋涡旋的脱落个例表明,这些涡旋主要源自黑潮“流套”,涡旋脱落之前可有效地俘获黑潮水。LCS所指示的输运通道信息有助于预测最终被反气旋涡所挟卷水体在上游的位置。而在气旋涡的形成过程中,LCS的分布特征表明,大部分气旋涡并未与黑潮水的输运路径相连通。因此,气旋涡对从太平洋到南海的上层水交换的贡献较小。     

南黄海物理-生物地球化学过程的时空异质性及内在关联和机制

研究多重物理过程控制下陆架边缘海生物地球化学过程的时空异质性及其生态响应,对于深入认识海洋生态系统具有重要的意义。基于相关历史观测资料和卫星遥感海表温度,本文综合分析了南黄海物理-生物地球化学过程的时空变化和空间异质性特征,探讨了该海域内部典型地理单元之间的内在关联和机制。结果显示,冷季沿岸流南向输送和暖季锋面上升流垂向输运的季节性交替是影响石岛外海与海州湾外侧海域生物地球化学和初级生产的重要物理过程。夏季苏北沿岸水的东北向扩展可形成浒苔离岸/跨区域输送的动力驱动。暖季水体层化显著影响着南黄海中部冷水团海域的生物地球化学过程,春至秋季冷水团海域底层水体中的营养盐逐渐累积,形成了营养盐的重要贮库;层化季节黄海冷水团边界锋区上升流系统的存在使得南黄海叶绿素a和初级生产力高值区位置同海表低温涌升流区总体相一致。冷季南黄海西部南下的冷水与中部北向入侵的暖水共同导致了“S”型锋面的形成;暖季黄海冷水团边界锋区的上升流系统是连接层化海域和近岸区的纽带,可实现对冷水团内部营养盐的提取,从而将冷水团内部和边界区的生物地球化学过程形成有机连接,并在成山角-石岛外海、海州湾外侧、苏北浅滩东部形成三个典型的物理-生物地球化学相互作用区。本研究细化和整合了南黄海区域海洋学研究,揭示了该海域物理-生物地球化学过程的空间异质性特征和不同地理单元之间的关联性及机制,获得了对南黄海水文-生物地球化学-生态过程的综合、系统认知。     

RP-HPLC法同时测定翅碱蓬中四种黄酮化合物的含量

建立RP-HPLC(反相高效液相色谱法)同时测定翅碱蓬中四种黄酮化合物-芸香苷、槲皮素3-β-D-葡萄糖苷、水仙苷和槲皮素的含量。采用Kromasil C18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5μm),检测波长为361nm,柱温为30℃,流动相为甲醇-0.4%冰乙酸(55︰45),流速1.0mL/min,四种黄酮类化合物得到很好的分离。芸香苷、槲皮素3-β-D-葡萄糖苷、水仙苷和槲皮素浓度均为0.001~0.01 mg/mL范围内呈现良好线性关系,相关系数R2在0.9990~0.9996,加标回收率(n=3)范围为82.39%~99.03%。该方法简单、快速、高效,可以用于翅碱蓬中四种黄酮化合物的含量分析。     

2014年春季渤海浮游植物群落结构

基于2014年春季在渤海进行的水文、化学和生物方面的综合大面调查,研究了渤海浮游植物群落的结构特征,并结合文献资料,分析影响浮游植物群落结构形成的原因。结果显示：2014年渤海春季共鉴定浮游植物3门29属50种,以硅藻为主,还有少数甲藻和金藻。其中,硅藻门中圆筛藻属的种类最多,共12种,其次为角毛藻属,共5种。浮游植物总细胞丰度介于1.08×10⁴~181.09×10⁴个/m³,平均为25.47×10⁴个/m³。硅藻与甲藻细胞丰度比值为12：1,硅藻在物种数量和细胞丰度上均占有绝对优势,为渤海浮游植物的主要类群。浮游植物优势种主要为密联角毛藻（Chaetoceros densus）、斯氏几内亚藻（Guinardia striata）、具槽帕拉藻（Paralia sulcata）和夜光藻（Noctiluca scintillans）。渤海春季浮游植物群落多样性水平较低,且分布不均。渤海中部和渤海海峡海域由于单一优势种过量繁殖导致群落稳定性较差。与历史同期资料对比,渤海海域浮游植物群落出现明显的物种演替现象,角毛藻的优势地位显著性下降,斯氏几内亚藻首次在渤海大面调查中被记录为优势种。本研究为今后渤海环境生态系统和渔业资源变动的研究提供重要基础资料和参考依据。     

中国海洋无脊椎动物分类学与系统演化研究进展与展望

综述了我国海域无脊椎动物的分类学和系统演化研究的历史和概况,以及我国分类系统学工作者在海洋无脊椎动物分类学、区系与动物地理学、系统发育与分子系统学领域的主要工作,重点介绍了中国科学院海洋研究所的海洋无脊椎动物分类学工作。涉及类群包括原生动物、海绵动物、刺胞动物、线虫、多毛类环节动物、星虫、螠虫、软体动物、节肢动物、苔藓动物、毛颚动物、棘皮动物、半索动物等主要的无脊椎动物门类。涉及海域以我国管辖海域,特别是中国近海为主,也涉及了西太平洋、西南印度洋等深海环境的无脊椎动物类群的分类学报道。本文总结过去,展望未来,对于在我国在海洋无脊椎动物分类与系统演化研究领域成就基础上,发现薄弱环节,研讨今后本学科的发展方向,填补研究空白,赶超本领域国际前沿,都有重要借鉴意义。     

全水深多波束测深系统Seabeam3012在西太平洋马里亚纳海山区地形测量中的应用

中国科学院海洋研究所在开展西太平洋马里亚纳海山区多学科综合科学考察的过程中,利用“科学”轮船载的全水深多波束测深系统Seabeam3012对多个海山进行了地形测量工作。针对作业过程中遇到的恶劣海况导致采集数据质量差、多波束系统易检测错误海底信息、测线布设难度大等问题,提出了基于船体姿态对数据质量影响分析的多波束测线方向优化、基于地形变化并参考浅地层剖面资料的作业参数优化和基于实时采集情况的多波束采集测线布设优化等一系列措施,有效地提高了海山区多波束数据采集质量,并提高了作业效率。获得的高品质地形数据,为多学科协同研究奠定了基础,为ROV等设备的现场作业提供了安全保障。     

我国生物海岸修复现状及展望

介绍了我国生物海岸的分布现状,总结出以柽柳为代表的灌木群落、以芦苇为代表的草本群落、以红树林为代表的常绿灌木与乔木群落以及珊瑚礁是我国海岸带四类典型生物群落。生物海岸的生态、旅游、渔牧和科研价值极高,但从20世纪50年代起,由于对生物海岸的价值认识不足,我国生物海岸被大量破坏,主要破坏原因可归纳为:1)土地功能转换式开发引起的红树林和草本岸线破坏;2)过度采挖及环境恶化引起的珊瑚礁破坏;3)土壤盐碱化引起的柽柳群落退化。从20世纪80年代至今,一系列海岸带保护与生态修复的举措陆续实施,减缓了我国海岸带生态加速破坏的态势,较好地保护和修复了我国生物海岸,其中最重要的举措包括:1)设立生物海岸湿地公园和自然保护区;2)建立健全生物海岸保护相关法律体系;3)开展典型生物海岸相关研究与修复技术探索;4)推进并实施"十三五"海洋规划中三大海洋重点工程。为了解我国海岸带生态修复的现状,于2017-2018年期间,分别在山东日照、潍坊,上海,广东汕头、汕尾以及徐闻进行了实地调研和测量,调研结果表明:在政策支持下,调研地区的生物海岸得到了很好的保护和修复,推进我国海岸带生态修复步入快速发展阶段。基于调研成果,指出我国在海岸带生态修复中应特别重视的一些问题。     

一种利用浮标站资料改进海浪模式有效波高预报的方法

基于浮标站海浪历史数据,利用回归分析方法建立了海浪数值模式有效波高预报产品的一元二次回归方程订正统计模型。通过2017年7月1日-2018年10月10日期间业务试运行结果发现:订正方程能有效改善有效波高数值预报产品的预报精度,且预报时效越短订正效果越显著。其中,第6~11 h预报时效内的订正前后平均绝对误差值减小0.17~0. 241 m,第6~18 h预报时效内订正前后均方根误差减小幅度为0.103~0. 28 m。这说明应用订正统计模型对海浪模式输出产品进行订正,也是改进海浪模式预报准确率的一种有效途径。     

我国大黄鱼养殖产业发展研究

文章对我国大黄鱼养殖产量及分布、养殖模式、投入产出情况、收购价格变动和进出口情况进行分析,总结了几项产业中存在的问题,包括：养殖结构亟待调整、关键养殖技术欠缺、鱼苗成活率偏低、市场中存在逆向选择。在此基础上,提出积极调整养殖结构与养殖密度、提升合作社与试验站职能、加强养殖技术与鱼药研发力度、培育推广优质大黄鱼苗种、促进可追溯体系建设的产业发展建议。