高光谱遥感技术在海洋研究的应用及展望

在分析高光谱遥感特点的基础上,从其在海洋应用的基础研究和在海洋与海岸带资源环境监测研究2个方面,论述了高光谱遥感在海水叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、污染物和表层水温、海冰、海岸带探测的应用和研究进展,最后本文提出了高光谱遥感在海洋研究中着重发展的几个问题:(1)建设海洋及海岸带要素的地物光谱数据库;(2)开展海洋遥感信息系统建设;(3)开展基于高光谱遥感数据的海洋系统光学特性提取模型的研究;(4)开展基于高光谱遥感数据的海陆系统交互作用的环境效应研究。

海口铺前湾岸滩冲淤演变分析

以海口铺前湾岸滩为研究对象,本文利用多年实测数据及历史海图资料定量计算岸滩的冲淤变化,分析变化规律及原因,尤其是人工岛修建后的影响,为岸滩养护提供支撑。研究结果表明:1990—2007年铺前湾近岸泥沙输运状态表现为沉积,受强台风登陆、入海通量减小等因素影响,演变为冲刷状态,以入海口变化最为明显,铺前湾湾顶总体呈现淤积态势(2007—2019年),岸线平均蚀退速度约1.4 m/a(2008—2016年)。人工岛修建后,岸线表现为向海淤进,剖面表现为东侧冲刷西侧淤积。受台风影响,岸线平均蚀退距离21 m,后一年内(2021—2022年),47%的岸线向海淤进10~20 m,如意人工岛栈桥附近泥沙淤积和草本植被恢复是岸线向海推进主要因素。由于建设人工岛栈桥、入海闸门及输沙量变化等局部环境的影响,叠加台风影响,铺前湾岸滩冲淤演变复杂化。

宁陕县基于网络的森林资源管理信息系统的研建

在分析森林资源信息管理各发展阶段特点和目前森林资源信息管理存在的问题基础上,论证了建立基于网络的森林资源管理信息系统的迫切性,同时结合当前成熟的技术手段,论证了建立系统的可行性,并选取陕西省典型区域宁陕县,初步建立基于网络的森林资源管理信息系统,进一步阐述系统的结构、功能,提出建立基于网络的资源管理信息系统的建议。

惠州西湖水环境信息管理系统的建立与应用

分析了水环境信息管理的研究现状和不足,在前人研究的基础上,以软件工程原理和系统工程分析法为指导,进行系统的分析、设计和系统体系结构的介绍。阐述了系统的各功能模块的实现,重点介绍了专题地图和富营养化综合评价模块的实现及其在实际水环境监测和决策中的应用。该研究的总结为:系统基于SuperMap Object组件技术、数据技术和数据挖掘技术,以Visual Basic为平台集成专业模型与GIS于一体,实现了模型辅助水环境的评价和决策,并以直观的图形界面显示,是一种有益尝试。

疏浚泥用于滨海湿地生态工程现状及在我国应用潜力

疏浚泥传统的海上倾倒方式现已成为海洋的主要污染来源,而将疏浚泥应用到滨海湿地生态工程具有重要的价值和意义。疏浚泥应用于滨海湿地生态工程在国外的系统研究超过40a,工程运用已有上百年的历史。综述了海洋疏浚泥运用于滨海湿地生态工程的研究前沿和工程运用现状,同时分析其典型的生态工程案例,以期为我国的技术推广提供参考。疏浚泥用于生态工程用途主要有:(1)生态保育下沉和侵蚀性海岸湿地:人为补给疏浚泥可以补偿因高程降低或者海岸侵蚀带来的负面影响,国际上通常采用疏浚泥薄层覆盖法。(2)生态修复受损的滨海湿地:疏浚泥作为基质恢复和重建其潮间带生境,修复因围垦等人类活动严重受损的湿地,从而恢复湿地植被群落;(3)建造人工生态岛:将疏浚泥堆置于便利处,形成自然疏浚泥岛,按照不同的设计高程创造出不同的生境,随着自然的演替,岛屿演替成为生物多样性高和生境丰富的岛屿。以国际上的疏浚泥生态工程运用为借鉴,结合目前我国海洋经济发展的现状和滨海湿地面临的一系列挑战,分析疏浚泥在我国滨海湿地生态重建和生态修复等工程方面的应用前景,为缓解我国海洋产业经济发展和滨海湿地生态环境保护之间的矛盾提供技术借鉴。

基于水质类型的TM图像水体信息提取

通过对一般水体、富营养化水体和严重污染水体与山体阴影在TM各波段图像上的亮度值进行分析比较可知:一般水体在TM4图像上的亮度值小于TM3波段的,而山体阴影则相反;由于富营养化水体中的浮游植物在TM4波段具有强反射特征,严重污染水体对可见光具有强吸收作用,造成了这两类水体在TM4图像上的亮度值大于TM3波段的,因而无法通过比较TM3和TM4波段图像像元亮度值来区分水体和山体阴影。实验证明,采用对水质类型进行分类的提取方法,根据水体的影像特征设立相应的阈值,能将各种水质类型的水体与山体阴影等其他地物区分开来。可以快速、准确、有效地提取TM图像上的水体分布信息。

森林病虫害信息网的研建

利用动态交互式网页制作和数据库技术建立了中国森林病虫害信息网 ,充分发挥了Internet的远程访问和交互的特点 ,使用户可以非常方便地进行查询、修改、添加数据等操作。写进数据库的数据不仅包括森林病虫害专业信息 ,而且包括用户的信息及更新时间等 ,扩大了数据的来源 ,增加了信息的权威性和容量。系统能够完成数据的远程输入 ,动态查询提取特定资料及相关信息。

高通量测序分析涠洲油气田开发区的微生物群落结构

基于16S r RNA基因,采用Illumina Mi Seq高通量测序技术分析和比较了涠洲油气田开发区表层海水和沉积物中微生物群落结构。Shannon多样性指数表明涠洲油气田微生物多样性较高,并且表层海水的微生物多样性要高于沉积物。表层海水中微生物以芽孢杆菌Bacilli居多,其次为蓝细菌Cyanobacteria、α变形菌Alphaproteobacteria和γ变形菌Gammaproteobacteria;而沉积物中微生物群落主要类群为γ变形菌。维恩图表明涠洲油气田表层海水的微生物组成或沉积物的微生物组成各自具有一定的相似性,热图和主成分分析则发现该两类环境介质之间的微生物结构差异较大。Illumina Mi Seq高通量测序还发现涠洲油气田存在潜在石油类降解菌假单胞菌属Pseudomonas、鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas、红球菌属Rhodococcus和分枝杆菌属Mycobacterium,并且沉积物中该四类微生物相对比例要高于表层海水,这一现象可能由环境中石油类含量决定。研究将为评价油气开发活动对微生物群落的影响提供依据,并为海洋环境中石油污染的生物修复提供基础数据。

珠江口海水透明度与光谱相关关系研究

通过对2009年5月珠江口门内外水体光谱采样数据的分析处理,得到该海域水体离水光谱反射率及其负对数值;分别计算水体离水光谱反射率及其负对数与水体透明度的相关系数,发现后者与海水透明度的相关系数比前者要高出约11%。为便于应用卫星遥感数据开展南海海域水体透明度的反演,选用和Hyperion卫星数据相关波段中心波长相对应、且相关系数较高波长处的水体离水光谱反射率及其负对数为变量,分别建立线性、多项式、乘幂及指数的海水透明度拟合回归方程。经比较分析,发现采用559 nm处水体离水光谱反射率负对数的乘幂回归方程(拟合度R2=0.922 2,检验样本平均相对误差为18%)可获得较好的拟合结果,这为南海近岸海水透明度的卫星遥感反演提供了基础研究支撑。

三亚市蜈支洲岛海岸侵蚀与沉积的定量分析

传统的海岸侵蚀和沉积信息的获取多以实地测量为主,且多用一维或二维指标来表示,缺少海岸形态变化的三维立体表达。利用中国海监南海航空支队获取的两个时期高密度机载激光雷达点云数据,构建了蜈支洲岛高精度的5m分辨率数字高程模型;在此基础上结合同步获取的航空影像生成了蜈支洲岛0.45m分辨率的数字正射影像,并对两期数字正射影像进行监督分类和叠置分析,提取出发生海岸侵蚀与沉积的区域;这些侵蚀与沉积区域基本上交替出现在砂质海岸附近。结合蜈支洲岛两期数字高程模型,提取了12个海岸侵蚀与沉积对象多边形的典型几何属性、形状属性、表面属性和体积属性,如面积、周长、紧凑系数、平均坡度差、平均坡向差、平均曲率差、总体积变化等。分析结果实现了海岸形变的立体多角度表达,为海岸带资源的管理和控制规划提供新的研究方法。

基于GIS的森林资源信息管理关键技术

用现代高新信息技术对森林资源信息进行科学、高效地管理,为森林资源可持续经营战略决策搭建先进的技术支撑平台,是森林资源可持续经营研究的重要内容,根据目前森林资源信息管理存在的问题和现状,以火地塘林场为例,探讨对森林资源信息进行科学管理的两个关键技术:(1)基于GIS集成管理图形数据和属性数据;(2)建立资源模型库,运用模型实施森林资源数据的动态更新和预测,从而避免了传统的森林资源信息管理方法中存在的一些问题,更加有利于指导森林资源的可持续经营。

北海市涠洲岛西南部海岸形态变化的LiDAR监测

南海周边近年来由于自然灾害和人类活动的影响导致局部区域海岸形态发生了较大变化,尤其是远离大陆的海岛正在遭受越来越严重的破坏或侵蚀,严重威胁到沿岸人民的生产和生活安全。利用中国海监南海航空支队获取的涠洲岛西南部两个时期高密度机载激光雷达点云数据构建了研究区内高精度的数字高程模型。在此基础上,分别获取了研究区内不同年代的坡度、曲率、地面粗糙度、侵蚀与沉积等图层,并选取了20个对比点进行了定量分析和三维展示。结果表明,在选取的研究区域和分析时段内,涠洲岛西南部大部分海岸区域均发生了形变,尤以砂质海岸发生形变的程度最为显著。

大亚湾海水、表层沉积物中重金属含量及其分布特征

2014年8月和2019年8月分别对大亚湾海水以及表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的含量进行了两次调查,分析了各重金属元素的含量分布特征、超标情况及其变化趋势。结果表明,海水中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr在2019年的平均含量分别为0.9、0.8、4.2、0.01、0.33μg/L,与2014年相比,各重金属元素在大亚湾湾内的含量明显下降。2014年,大亚湾海水中Cu、Pb、Zn、Cr的高值区靠近石化区第1条排污管线排污口所在海域。受石化区第2条排污管线投入使用的影响,2019年海水中Pb、Zn、Cr含量的高值区均位于大亚湾湾口附近,呈现出湾口含量高于湾内的分布特征。表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr在2019年的平均含量分别为14.3、31.6、74.4、0.07、27.1μg/g,与2014年相比,Cd的平均含量明显下降,Cu、Pb、Zn的平均含量出现小幅上升。表层沉积物中重金属的分布特征在两次调查中基本相似,各重金属元素含量均在湾顶的石化区南侧海域较高,这与大亚湾的水动力特征以及陆源输入等因素有关。根据2019年的调查结果,海水中Pb的含量在大亚湾湾口和大鹏澳湾口附近超过第一类海水水质标准,其他元素未出现超标现象。表层沉积物中各重金属元素含量全部符合第一类海洋沉积物标准。

分子生物学技术在海洋环境监测中的应用

我国海域面积辽阔,为保护海洋环境,维持海洋经济可持续发展,必须提高海洋环境监测能力。迅速发展的分子生物学技术作为一种有力手段能运用于海洋环境监测。论文概述了多种分子生物学技术方法(PCR、克隆文库、变形梯度凝胶电泳、环介导等温扩增、实时定量PCR、限制性片段长度多态性、核酸探针和基因芯片等)在鉴定海洋生物、评价海洋微生物安全、发现生物入侵种和评估海洋污染物的生态效应等方面的运用。期望为全面了解分子生物学技术并为海洋环境监测的合理应用提供理论借鉴。

深圳湾海岸带景观格局变化特征和趋势预测

文章以深圳湾海岸带为研究对象,在遥感和GIS技术的支持下,应用2001年和2009年遥感影像解译信息,建立空间信息库并叠加分析,获取景观类型动态转移数据矩阵,得出2001-2009年深圳湾海岸带景观空间分布规律及其变化特征,即红树林、建设用地和河流的面积有所扩张,湖泊、滩涂沙洲、林地、浅海水域和绿地的面积有所减少。同时,应用马尔科夫模型对海岸带景观格局的变化趋势进行预测,得出浅海水域、滩涂沙洲、湖泊、林地和绿地的比重将继续下降,建设用地和红树林的比重将持续上升,河流的比重基本不变的结论。由此提出深圳湾应加强对填海造地工程的规划,保护海洋生态环境,实现科学用海和生态用海。

基于海岛阴坡植被和短波红外水体的遥感水色大气校正——以ETM影像为例

1引言 在卫星遥感成像过程中,大气的散射和吸收作用极大地影响着遥感信息提取和参数反演的精度。随着定量遥感研究的日渐深入,精确大气纠正日显重要。 最早基于影像大气辐射校正的是Ahern等利用清洁水体的像元值直接取代大气程辐射,没有考虑其他因素的影响,后来Chavez对该方法加以改进,提出了黑体减法,即法,但这些方法对大气透过率和天空光的下行散射的影响没有予以充分考虑。

基于分形理论及信息熵的广州边缘区绿地空间结构分析——以番禺区为例

以信息熵和分形理论为指导,在遥感和GIS技术支持下构建绿地空间结构熵模型,以番禺区为例对广州市边缘区绿地结构在空间上的分异进行分析,结果表明:III梯度区得益于良好的水资源及地形等自然条件,斑块平均面积最大、边缘密度最低、斑块结合度指数最高,生境破碎化程度最小,熵值最高,为-12524,稳定性最好;II梯度区熵值最低,为-62553,主要由于受游移多变且支流众多的水系胁迫导致绿地空间结构被切割破碎,稳定性最差;而I梯度区熵值为-36819,处于II、III梯度区之间,但由于距城市最近受人为干扰最强烈,连通性最差、生境破碎化程度最高,其稳定性很大程度取决于人为干扰活动的剧烈程度和政府行为对用地结构的调控。

WebGIS技术及其在森林资源信息管理中的应用

在阐述WebGIS原理和组成基础上,分析了WebGIS的实现技术和各实现技术的优缺点,进一步阐述了WebGIS技术在森林资源信息管理中应用的特点和优势,并提出了建立WebGIS森林资源信息系统的建议:(1)统一编码,规范数据;(2)构建统一系统,实现信息共享;(3)扩充管理内容;(4)改变公众观念等。

基于遥感和GIS的生物质能集约化利用

低碳经济是一种以能源的清洁开发与高效利用为基础的社会经济发展新模式。开发利用生物质能,为大中型生物质发电工程提供稳定可靠的燃料保障,这在化石燃料日益枯竭的今天具有极其重要的现实意义。利用MODIS标准初级生产力数字产品(MOD 17)获取了广东省NPP(植被净初级生产力)分布图,结合由Landsat卫星影像处理生成的广东省土地利用类型图,得到了全省水稻生物质能的分布图及其统计数据。在此基础上,利用ArcGIS区域统计方法和区位配置模型筛选出了全省适宜发展水稻生物质能的最佳区位,认为肇庆、潮州附近区域比较适宜发展水稻生物质能产业。水稻生物质能定量化的估算和选址研究可为广东省开发利用水稻生物质能、发展低碳经济提供参考。