基于多源卫星遥感的黄海绿潮多尺度观测与变化研究

	基于多源卫星遥感的黄海绿潮多尺度观测与变化研究
	王鑫华
学位类型	硕士
导师	邢前国
	2022-05-15
培养单位	中国科学院大学中国科学院烟台海岸带研究所
学位授予单位	中国科学院大学中国科学院烟台海岸带研究所
学位授予地点	山东省烟台市中国科学院烟台海岸带研究所
学位名称	理学硕士
学位专业	地图学与地理信息系统
关键词	多源遥感绿潮多尺度空间分辨率覆盖面积
摘要	自2007年以来，我国黄海连年暴发由漂浮浒苔聚集而成的绿潮，对山东半岛沿岸城市造成经济损失，绿潮的实时监测成为当务之急。遥感技术以分辨率高、监测范围大、观测频次高等优势，在黄海绿潮监测中发挥了重要作用。由于卫星影像监测的绿潮像元大多为混合像元，而不同分辨率影像受混合像元影响不同，绿潮监测面积差异显著，这给绿潮覆盖面积估算带来不确定性。因此，本研究对比了不同分辨率影像监测的绿潮覆盖面积和影响面积，揭示了绿潮信息提取的影响因素，进而实现绿潮多尺度观测和年际季节变化监测。基于多源遥感卫星影像（包括MODIS、GF-WFV、HJ-CCD、Sentinel-2 MSI、Landsat、HY-1C CZI和Tiangong-2 MWI），本研究首先以同步卫星影像，分析了绿潮覆盖面积、影响面积和聚集度随分辨率的变化趋势，并评估了低分辨率卫星影像的绿潮漏检现象，探究了空间分辨率和动态阈值设定对于绿潮提取结果的影响。通过构建不同分辨率的绿潮覆盖面积的尺度转换模型，实现不同分辨率的绿潮覆盖面积尺度转换，同时多源遥感数据应用于绿潮监测，可以提升绿潮的观测频次。在此结果上，本研究获取了2007—2021年黄海绿潮的时空分布和年际季节变化特征，并分析了近年来绿潮规模与紫菜养殖筏架收割进程的关系。主要结论如下：（1）通过同步卫星影像，获取了绿潮覆盖面积、影响面积和聚集度随卫星影像空间分辨率的变化趋势。结果显示，随空间分辨率的提高，绿潮覆盖面积和聚集度降低，而绿潮影响面积增大；随分辨率的降低，绿潮漏检率增加，且绿潮聚集度较低区域的漏检率高于较高区域的结果。不同分辨率的卫星影像的空间分辨率的差异，及其所引起的混合像元效应，是多源遥感绿潮监测结果差异的主要原因。（2）本研究分析了动态阈值设定对绿潮监测结果的影响，发现除卫星影像的空间分辨率外，动态阈值设定也是绿潮覆盖面积估算的重要因素。本研究中，提出了Linear和Equalization两种识别方法，并探究了不同分辨率影像的不同识别方法的绿潮覆盖面积。结果发现，不同分辨率影像获取的绿潮覆盖面积整体变化趋势较为一致，且发现Equalization监测的绿潮覆盖面积，比Linear方法多识别20%-50%左右。（3）在绿潮年际变化方面，本研究以250 m分辨率的MODIS影像，获取了2007-2021年黄海绿潮的年际变化。结果显示，不同识别方法的年度日最大覆盖面积的变化趋势大致相同，且以不同指数（DVI、NDVI和RVI）获取的绿潮覆盖面积，结果相差10%以内。2007-2021年黄海绿潮年际规模变化显著，绿潮年际规模变化存在三个峰值，即2009年、2016年和2019年，绿潮年度日最大覆盖面积均为2500 km²以上。（4）在绿潮季节变化方面，以WFV、CCD和CZI影像，补充MODIS数据，获取了2007-2021年黄海绿潮的时空分布和覆盖面积季节变化，发现各年度的绿潮出现时间、消亡时间和年度规模差异显著，但整体趋势相似：5月前后发源于苏北浅滩附近海域，随盛行风向山东半岛沿岸漂移，绿潮覆盖面积迅速增加。达到年度日最大覆盖面积后，绿潮覆盖面积迅速降低，一般于7月底8月初消亡于山东半岛沿岸海域。（5）本研究以WFV光学和Sentinel-1 微波数据，提取了2019-2021年度紫菜养殖面积，并分析了5月的紫菜养殖设备回收进程。结果显示2019和2021年度紫菜养殖设备回收较早，基于CZI的绿潮年度日最大覆盖面积达到2290 km²和1949 km²，而2020年度年度日最大面积面积仅为336 km²。本研究进一步证实了推迟紫菜养殖筏架回收进程，可控制绿潮年度日最大覆盖面积的结论。本研究以多源遥感卫星数据，获取了2007-2021年度黄海绿潮的年际和季节变化，为绿潮灾害的尺度转换和定量观测提供了依据。
页数	76
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/32664
专题	中国科学院烟台海岸带研究所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	王鑫华. 基于多源卫星遥感的黄海绿潮多尺度观测与变化研究[D]. 山东省烟台市中国科学院烟台海岸带研究所. 中国科学院大学中国科学院烟台海岸带研究所,2022.

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基于多源卫星遥感的黄海绿潮多尺度观测与变（4101KB）	学位论文		限制开放	CC BY-NC-SA	请求全文