【科學(xué)網(wǎng)】10米分辨率中國濱海灘涂分布圖繪制成功
1月16日，中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所（以下簡稱東北地理所）研究員王宗明團(tuán)隊利用哨兵-2號密集時間序列數(shù)據(jù)和Google Earth Engine（GEE）云平臺，研發(fā)了一種快速、高精度、魯棒性強、全自動的濱海灘涂提取方法，并繪制了至目前為止最新、空間分辨率最高（10米）的全國濱海灘涂分布圖。研究成果發(fā)表于《環(huán)境遙感》。
濱海灘涂是海陸交界的生態(tài)過渡帶，包括潮間帶泥灘、沙灘和海岸等無植被區(qū)域。濱海灘涂可為人類提供多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，如碳匯、維持生物多樣性、控制污染、調(diào)節(jié)氣候等，并在調(diào)節(jié)區(qū)域生態(tài)平衡、改善環(huán)境質(zhì)量及維持濱海地區(qū)生態(tài)安全等方面發(fā)揮重要作用。同時，濱海灘涂受到陸地和海洋環(huán)境的雙重影響和制約，是最為脆弱的濕地生態(tài)系統(tǒng)類型之一。近半個世紀(jì)以來，受人類開發(fā)和氣候變化等因素的影響，中國濱海灘涂嚴(yán)重萎縮退化，國家和地方層面在制定管理政策的時候需要平衡濱海灘涂的保護(hù)和開發(fā)工作。快速、可靠、高精度的國家尺度灘涂分布圖是制定及實施海岸保護(hù)策略的重要依據(jù)。
王宗明告訴《中國科學(xué)報》，由于潮汐的周期性淹沒，濱海灘涂斑塊只在最低潮時期短暫全部裸露，利用光學(xué)衛(wèi)星圖像進(jìn)行灘涂制圖最大的困難在于影像潮位的不確定性。在大尺度遙感制圖研究中，應(yīng)用傳統(tǒng)的對照潮汐表查詢最低潮圖像的方法，費時、費力、周期長；而且傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，如Landsat系列，重訪周期8～16天，加之濱海地區(qū)云雨天氣較多，很難保證短期內(nèi)獲取最低潮的影像。
為了克服這些困難，研究人員集成影像最大值合成算法（MSIC）和OTSU圖像自適應(yīng)分割閾值算法（OA），提出了一種高效、高精度、高魯棒性的潮間帶灘涂自動提取方法，命名為MSIC-OA。隨后，研究人員以2019年1月1日到2020年6月30日的28367景Sentinel-2密集時序數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，基于GEE云平臺，應(yīng)用MSIC-OA方法,進(jìn)行全國濱海灘涂制圖，將繪制的地圖命名為China_Tidal Flat（CTF）。結(jié)果顯示，2020年中國濱海灘涂總面積為 858,784 公頃，其中江蘇省濱海灘涂資源最為豐富。
研究人員應(yīng)用實地調(diào)查樣點生成的誤差矩陣和亞米級高分遙感數(shù)據(jù)，對CTF進(jìn)行精度驗證。結(jié)果顯示，CTF的總體分類精度可達(dá)95%，F(xiàn)1分?jǐn)?shù)為0.93；繪制的灘涂斑塊與低潮亞米級高分遙感數(shù)據(jù)的一致性極高。
論文第一作者、東北地理所副研究員賈明明介紹，該研究的理論和方法不僅適用于濱海灘涂的自動、精準(zhǔn)遙感提取，對于其它涉水生態(tài)系統(tǒng)研究也有重要的借鑒價值。CTF提供了最新的、分辨率最高的中國濱海灘涂空間分布信息，可用于海岸帶保護(hù)與管理工作，并可以服務(wù)于聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的評估。
該研究得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A 類）、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會人才項目等共同資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.rse.2021.112285
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