融合浅层特征的深度卷积神经网络互花米草遥感监测方法

基于2018年10月份黄河口入海两侧的LANDSAT8 OLI影像,提取植被指数和缨帽变换分量共9维光谱特征,构建融合浅层特征的8层深度卷积神经网络(deepconvolutionalneuralnetwork,DCNN)分类模型,开展互花米草(SpartinaalternifloraLoisel)遥感监测的方法研究,并从不同的浅层特征来具体分析互花米草的监测结果。结果表明:(1)在分类方法上,DCNN模型的总体分类精度最高,达到90.33%,与支持向量机(support vector machine, SVM)、随机森林(random forest, RF)分类器相比,精度分别提高4.78%、2.7%,互花米草的生产者精度分别提高了2.56%、0.47%,说明在滨海湿地遥感影像分类中, DCNN有着更好的应用潜力;(2)融合浅层特征后, DCNN的总体分类精度和互花米草的识别精度分别提高了0.34%和3.25%,有效提高了对互花米草的监测能力。其中,融合归一化植被水分指数(NDII)浅层特征的DCNN分类方法中,互花米草的识别精度提高最多,为2.56%,比值植被指数(RVI)次之,为2.32%。研究结果可为互花米草的监测与管理提供技术与数据支撑。     

海岸圈围对雁鸭类水鸟种群及生境的影响研究

滨海湿地是雁鸭类水鸟的重要栖息地,然而高强度的海岸圈围工程对滨海湿地生态系统和鸟类栖息地造成了显著影响,因此分析和研究海岸圈围对雁鸭类水鸟种群及栖息地的影响,对水鸟保护和滨海湿地资源可持续利用具有重要的理论和实践意义。位于长江口的横沙东滩,于2003年启动了海岸圈围促淤工程,工程的实施导致湿地生境和水鸟种群都发生着快速变化。本研究分别对2013、2015、2016和2017年,横沙东滩雁鸭类水鸟种群和生境因子的时空变化进行了调查与分析,通过拟合回归分析得到两者的相关关系,进一步探讨海岸圈围后生境的快速演替对雁鸭类水鸟种群产生的影响,从而提出海岸带圈围后水鸟栖息地的保护与管理对策。结果表明：1）海岸圈围工程的实施显著改变了滨海湿地的水鸟生境及种群特征。随着工程的推进,自然潮滩的盐沼湿地呈动态变化趋势;促淤区则随着泥沙的补给,新生了大面积的沼泽湿地;成陆区逐渐向淡水生态系统演替。伴随着生境的变化,雁鸭类水鸟种群逐渐从成陆区和自然潮滩向促淤区转移。2）不同生境类型影响雁鸭类种群数量特征的生境因子不同。未实施圈围的自然潮滩影响雁鸭类水鸟数量的主要因素是海三棱藨草/藨草群落面积;正在实施圈围的促淤区的主要影响因素是挺水植物面积、植被归一化指数（NDVI）和无植被覆盖水域面积;已圈围的成陆区主要影响因素为沉水植物面积。综上,雁鸭类水鸟偏向选择具有开阔水域、充足食物供给和相对较低植被盖度的生境类型。对于海岸圈围区域,若能合理利用圈围土地,保留部分区域为湿地,并根据水鸟的生境需求,适当营造水鸟适宜的栖息地,可在一定程度上减缓圈围工程对水鸟的影响,实现滨海湿地水鸟栖息地保护和湿地资源可持续利用的动态平衡。     

大连市滨海湿地鸟类多样性调查

为保护大连市滨海湿地重要生境及其鸟类多样性,文章于2016年8月至2017年10月,选取大连市海岛村和青云河口等9个滨海湿地,采用多种方法和设备,对鸟类开展定点周年连续调查,建立大连市滨海湿地鸟类名录,并分析其种类和时空分布等特征。调查结果表明:大连市滨海湿地鸟类有76种,隶属10目17科,其中鸻形目种类最多,旅鸟和夏候鸟种类最多;春、秋季的种类和数量较多,庄河口的种类和数量均为最多;优势种包括红嘴鸥(Chroicocephalus ridibundus)等3种,常见种包括环颈鸻(Charadrius alexandrinus)等15种,其余为稀有种;由于调查的方式、环境和设备等条件的差异,本次调查与1987年调查相比在种类上有所不同;滨海湿地鸟类的种类和时空分布与大连市的气候条件和地理位置有关;为保护黄嘴白鹭(Egretta eulophotes)和黑脸琵鹭(Pla-talea minor)等全球濒危和极危鸟类的繁殖和栖息空间,应加强对庄河口等滨海湿地的重点保护。     

基于GF-1WFV的黄河口湿地植被碳储量估算研究

为掌握黄河口湿地植被地上生长部分碳储量的空间分布情况,基于GF-1WFV卫星数据,对黄河口湿地植被地上生长部分碳储量开展了遥感估算模型研究,并根据研究区植被类型空间分布特点,对不同植被类型地上生长部分碳储量的特征开展了分析,结果表明:6种植被碳储量估算模型中,基于NDVI建立的指数模型为单位面积碳储量估算最佳模型,其决定系数(R2)最大,值为0.76,均方根误差(RMSE)最小,值为19.1g/m2;在不同植被类型分布区,地上植被单位面积碳储量平均值大小顺序为互花米草芦苇草甸柽柳林潮滩芦苇盐地碱蓬,其中各区域平均值最大为78.1g/m2,最小为46.7g/m2。研究结果为提高黄河口湿地植被的碳储量提供了有效措施,即合理优化植被类型的空间分布、恢复裸滩上盐地碱蓬的生长和提高植被类型盖度。     

秦皇岛七里海潟湖湿地非繁殖期鸟类多样性

2016年9月至2017年4月,采用样线法和可变大小样方法相结合,对七里海潟湖湿地非繁殖期鸟类进行了调查研究。调查共记录到鸟类13目27科60种,其中雀形目鸟类10科14种,占物种总数量的23. 33%;非雀形目鸟类17科46种,占物种总数量的76. 67%。湿地水鸟数量占全部鸟类总数量的95. 11%,水鸟类群主要为鸥类、雁鸭类、鸻鹬类和鹭类。鸟类居留类型主要为旅鸟和夏候鸟,分别占物种总数量的35. 00%和33. 33%。鸟类区系方面,以古北界鸟类和广布种鸟类为主,分别占物种总数量的63. 33%和26. 67%。经统计,鸟类多样性指数、均匀度指数和丰富度指数的平均值分别是1. 86、0. 39和2. 31。七里海潟湖湿地位于东亚—澳大利西亚迁徙路线上,是重要的鸟类迁徙停歇地和觅食地,鸟类尤其是水鸟资源丰富,应当受到关注和保护。     

滨海湿地生态修复若干问题探讨

滨海湿地是地球上生产力最高、生物多样性最丰富的生态系统之一,然而由于强烈的人为活动,滨海湿地遭到严重破坏甚至丧失。滨海湿地退化是世界各国普遍面临的问题,退化滨海湿地生态系统的修复也已成为国际上生态学研究的热点。本文在分析国内外研究进展的基础上,从生态退化诊断、修复目标、修复措施、修复监测、修复成效评估等几个关键问题对滨海湿地生态修复进行了探讨。滨海湿地生态退化诊断主要采用参照系统对比法,即选取退化生态系统干扰前、邻近未受干扰或干扰小、或参考多方面资料而构造的假设生态系统等作为参照进行对比;生态修复最终目标不是简单地恢复生态系统的结构和功能,更重要的是建立一个能自我维持、自我调控或在较少人为辅助下能健康运行的滨海湿地生态系统;生态修复途径包括自然恢复、人工促进生态修复和生态重建,只有在自然恢复不能实现的情况下,才考虑采取人工促进生态修复或生态重建;生态修复监测参数包括结构参数和功能参数,监测覆盖施工前、施工期和施工后全过程;滨海湿地生态修复成效评估需同时考虑生态结构、生态功能及生态服务。目前,我国滨海湿地生态修复尚存在退化机制及恢复机理认识不足;滨海湿地生态修复技术储备不足,关键技术不能满足需求;修复的区域空间尺度较小,系统性和完整性不足,缺乏国家和区域生态修复规划;滨海湿地生态修复后期管理、监测、成效评估不足。为此建议:①注重滨海湿地恢复生态学的基础理论研究;②强调滨海湿地生态修复的系统性、综合性和完整性,推动整体规划、区域统筹、系统修复;③加强典型滨海湿地的生态修复关键技术研发,如红树林生态系统功能恢复和提升技术,海草、盐沼植物等种苗人工繁殖和种植技术,珊瑚有性繁殖技术和珊瑚礁生态系统功能恢复技术等;④注重滨海湿地生态修复的后期管理及公众参与。     

基于高光谱的湿地植被分类研究

光谱特征的选择对于湿地植被的识别精度和效率有直接的影响。本文以萨克拉门托-圣华金三角洲为研究区,基于Hy Map航空高光谱遥感影像数据,分析湿地植被的一阶微分和二阶微分光谱特征。在上述分析的基础上基于均值置信区间的波段选择法对一阶微分、二阶微分进行波段选择,根据获取的有效特征波段构建特征集,利用C5决策树分类算法产生规则集,并对实验区的湿地植被进行了分类研究。结果表明:湿地植被的一阶微分、二阶微分能够突出不同湿地植被光谱曲线在不同波段的增速不同,利用均值置信区间的波段选择法能够对特征波段起到降维效果,根据降维后的特征波段采用C5决策树分类算法,可以实现湿地植被在物种水平上的识别,并达到较好的分类精度。     

基于GF-1 WFV影像的黄河口湿地植被盖度估测及分析

植被盖度是植被生长状况的重要定量指标,而目前开展的植被盖度遥感估测工作主要集中在陆地区域,对河口湿地植被盖度遥感估测工作比较少见。本文基于国产GF-1 WFV遥感影像开展了黄河口湿地植被盖度估算,并结合植被类型、土壤盐度和植被指数分布状况开展了植被盖度分布特征分析,得到如下结论:（1）基于GF-1 WFV卫星影像的NDVI、SRI、SAVI、MSAVI和DVI 5种植被指数,分别建立植被盖度估测模型,其中基于NDVI、SRI、MSAVI和DVI 4种植被指数建立的多变量线性回归模型估测精度最好,其决定系数（R2）最大,为0.904,均方根误差RMSE最小,为0.14;（2）植被盖度估算模型的精度与植被盖度本身有一定的关系,其中各植被盖度回归模型中,盖度大于0.8时估算精度要优于盖度小于0.6的区域,RMSE最大相差0.04;（3）以潮滩碱蓬和潮滩芦苇为主的植被覆盖区属于低植被盖度区,盖度位于0.03~0.5,盐度在1.5 g/L左右;芦苇草甸、互花米草和柽柳灌丛植被覆盖区属于高植被盖度区,盖度位于0.8~1.0,其中芦苇草甸土壤盐度小于1.2 g/L,柽柳灌丛土壤盐度在1.4~2.0 g/L,在高盖度植被区混生有中等盖度的植被,盖度在0.5~0.8,土壤盐度在1.8 g/L左右。     

枯季长江口南汇东滩潮间带盐沼湿地冲淤变化对大型底栖动物功能群的影响

盐沼湿地的冲淤变化是影响大型底栖动物功能群组成及其分布特征的一个重要因素。本文选择长江口南汇东滩作为研究区域,设置固定样地,分别于2015年11月和2016年2月,进行了大型底栖动物和沉积物理化因子的季节性取样分析,并在期间内每月进行滩面冲淤变化的观测,分析了枯季长江口南汇东滩潮间带盐沼湿地冲淤变化对大型底栖动物功能群的影响及作用机理。调研期间共采集到大型底栖动物37种,从功能群组成来看,以杂食者居多,共25种;植食者次之,共7种;肉食者最少,仅为5种。3种食性功能群的物种数、密度和生物量的时空变化特征有所不同。调研期间,3个功能群物种数都略有下降;植食者密度显著增加（P<0.01）,而肉食者、杂食者密度变化不显著（P>0.05）;3个功能群的生物量变化均不显著（P>0.05）。植食者密度和生物量在样地间都存在极显著差异（P<0.01）;肉食者和杂食者仅密度在2016年2月的调研中存在样地间的显著差异（P<0.05）。不同样地月际冲淤变化特征有所不同,但总体均呈淤涨态势。多数环境因子存在显著的空间差异（P<0.05）,仅不同深度的沉积物中值粒径在样地间无显著差异（P>0.05）。滩面冲淤变化对沉积物理化指标的变化具有主导作用。通过非线性回归分析筛选出的与各功能群物种数、密度、生物量变化具有显著相关性（P<0.05）的环境因子组合存在差异。其中,对植食者密度、生物量的变化和肉食者物种数的变化有显著影响的环境因子组合中都包含绝对冲淤变化量。滩面冲淤变化除对大型底栖动物产生直接影响外,还会通过改变沉积物理化因子特征,间接对大型底栖动物产生影响。对于3种食性功能群来说,产生影响作用的主要生境因子存在明显差异。虽然各食性功能群的物种数均有下降,但相对另外两种功能群而言,沉积物中的营养环境还是更利于杂食者的生存,因此杂食者在竞争过程中更具优势。未来相关研究需要在多因子系统监测的基础上,结合洪季的观测结果,进行综合分析。     

近30 a来盐城沿海盐沼时空分布演变规律及影响因素分析

盐沼是全球温带及亚热带地区的主要滨海湿地类型之一,具有重要的生态服务功能。本文以盐城沿海区域为例,利用近30 a来的6期遥感卫星图像,通过简单的植被覆盖指数(NDVI)粗提取和目视解译的方法分析了该区域盐沼的时空演变,并对引起这些变化的影响因子进行了探讨。结果表明,近30 a来研究区盐沼面积呈大幅度先升后降又小幅度上升的趋势,至2015年盐沼面积减少了约18 km²;盐沼的空间位置不断向外扩张,最大扩张距离达到了5.5 km,盐沼的宽度也随着时间不断变化;盐沼植被类型发生了不同程度的演变,景观指数表明景观破碎化程度不断加剧,獐毛、碱蓬、芦苇大量减少,单一的互花米草覆盖湿地。对盐沼时空变化起到影响的自然因素和人为因素中,围垦活动的影响最为显著。