【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和開發(fā)工作?？焖?、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進行精度驗證。結(jié)果顯示，CTF的總體分類精度可達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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