珊瑚礁不同底质类型的光谱特性及典型因素影响分析

One task of coral reef remote sensing is to obtain the composition and distribution of benthic categories. However, there is still a great deal of uncertainty and difficulty to discriminate reef benthos by means of remote sensing owing to the spatial heterogeneity and complicated spectrum of coral reef. Knowledge of spectral reflectance features for different coral reef benthic categories is essential to demonstrate their spectral discrimination. In this study, in situ data and simulated satellite data will be used to characterize spectral features of reef benthos in Sanya National Nature Reserve for Coral Reef. Interspecific and intraspecific spectrum will be also analyzed among different reef building corals. By considering several properties of monitoring targets and environment, the influence from pigments contents and induced fluorescence in corals, as well as water optical properties and solar zenith angle, on coral reef reflectance would be discerned using the water radiative transfer model. .This study will provide a reference to promote the design of coral reef remote sensor and future researches in information extraction technology of different reef substrata, ecological processes of coral reef and climate change.

珊瑚礁遥感监测的任务之一是获取底栖物质的组成及分布，但由于珊瑚礁存在较强的空间异质性及复杂的光谱，使得目前利用遥感技术对其进行底栖物质信息提取还存在较大难度。明确不同底质类型的光谱特性及它们之间的光谱可分性是实现珊瑚礁遥感监测的关键任务。本研究以我国海南三亚珊瑚礁国家级自然保护区为研究区，基于野外实测光谱数据和模拟卫星遥感数据，开展珊瑚礁不同底质类型的光谱特性研究，特别是针对不同造礁石珊瑚种间及种内的光谱差异进行比较分析，并基于水体辐射传输模型，探讨不同珊瑚体内色素组成、荧光特性以及水体光学特性、太阳天顶角等各种监测目标特性和环境条件对珊瑚礁光谱特性的影响研究。.项目成果可为今后珊瑚礁遥感监测传感器的设计、底质信息提取技术研究以及珊瑚礁生态过程研究、气候变化研究等起到推动和借鉴作用。

珊瑚礁遥感监测的任务之一是获取底栖物质的组成及分布，但由于珊瑚礁存在较强的空间异质性及复杂的光谱，使得目前利用遥感技术对其进行底栖物质信息提取还存在较大难度。明确不同底质类型的光谱特性及它们之间的光谱可分性是实现珊瑚礁遥感监测的关键任务。本研究基于野外实测光谱数据和模拟卫星遥感数据，开展珊瑚礁不同底质类型的光谱特性研究，特别是针对不同造礁石珊瑚种间及种内的光谱差异进行比较分析，并探讨不同珊瑚体内色素组成对珊瑚光谱特性的影响研究。此外，还基于Landsa8卫星影像，针对我国南海典型环礁系统，采用面向对象的影像分析技术开展了珊瑚礁地貌单元信息提取技术研究。研究结果表明：（1）利用反射光谱曲线值的大小能较好的识别出沙和白化珊瑚，而利用蓝绿红波段反射率的一阶微分值能有效识别出海藻、海草和健康珊瑚，但对于不同种类的珊瑚而言，科、属、种、珊瑚形状、珊瑚颜色的不同均会对珊瑚的反射光谱曲线造成影响；（2）叶绿素含量（包含叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c）是影响珊瑚光谱反射率的主要因素之一，虫黄藻密度在一定程度上也能影响珊瑚光谱反射率，但不如叶绿素影响明显；（3）对于四种卫星数据（Landsat8、IKONOS、Quickbird和SPOT5），Landsat8有望识别出沙、白化珊瑚、海藻、健康珊瑚、海草，IKONOS和Quickbird有望识别出沙、白化珊瑚和海草，而SPOT5数据仅能识别出沙和白化珊瑚；（4）相比于传统的基于像素的图像分类，面向对象的影像分析方法能有效提高珊瑚环礁地貌单元识别精度，利用Landsat8卫星影像进行我国西沙典型环礁地貌单元信息提取，其分类精度能达到80%。. 项目成果可为今后珊瑚礁遥感监测传感器的设计、底质信息提取技术研究以及珊瑚礁生态过程研究、气候变化研究等起到推动和借鉴作用。