西沙群岛宣德环礁珊瑚礁白化遥感监测及其环境胁迫的脆弱性研究

Xisha Islands, the largest archipelago in the islands of South China Sea, has abundant natural resources. The coral reefs on the Islands are typical oceanic and are the oldest and rarest ones in China. They have immeasurable social and economic values. The future of the coral reef ecosystems on the islands is worrying under the pressures from humankind activities and global warming, although they have a wide scale of self-adaptation abilities. So it should be now on the calendar to carry out the mornitoring of Coral Reef bleaching and assessment its’susceptibility to environment stress. .　　In this research, based on Landsat, SPOT, Quikbird, IKNOS, et al. remote sensing data, we use object-oriented classification method and Normalized Spectral Mixing Analysis (NSMA) Model to obtain coral reef bleaching area. We take sea surface temperature, chlorophyll concentration, photosynthetically active radiation, ultraviolet radiation, sea salinity, wind, currents velocity, pH, overfishing and other environmental factors as indicators, to assess the susceptibility of coral reef to environment stress by using method of spatial principal component analysis, AHP , neural networks , and then compare and analyze the the evaluation results . Thus, we can data mining the relative importance environmental factors which leads to coral reef bleaching or coral reef morality of the study area, identify areas of low coral reef bleaching, of maximum likelihood ecological restoration , and predict the evolution processes of coral reef ecosystems based on multi-source high (moderate) resolution remote sensing data.

西沙群岛珊瑚礁是典型的大洋型珊瑚礁，是代表着我国现存最古老最珍贵的珊瑚礁，具有不可估量的社会经济价值。虽珊瑚礁生态系统然具备调节自身的能力，但面对人类活动及全球变暖的双重压力，其前景仍然堪忧，对宣德环礁珊瑚礁进行白化监测及基于环境胁迫的脆弱性研究对摸清其资源与环境的状况、评估其生态等方面有着重要意义。本研究基于Landsat、SPOT、Quikbird、资源环境三号等遥感数据，采用面向对象分类或混合像元线性分解的方法，获取珊珊礁白化区域。并以海表温度、叶绿素浓度、光合有效辐射、紫外辐射、盐度、风速、海流流速、pH、过度捕捞等环境因子为指标，采用空间主成分分析、层次分析法、神经网络等方法进行珊瑚礁白化区脆弱性评估，并对评估结果进行对比、分析。从而挖掘出研究区导致珊瑚礁白化或死亡的相对重要的环境因子，识别出珊瑚礁低度白化、最大可能性生态恢复的区域，并基于多源遥感数据预测珊瑚礁生态系统的演变过程

珊瑚礁是世界上生物多样性最丰富的生态系统，它们提供丰富的产品和服务，也为海岛海岸带区域提供丰富的社会经济和文化福利。然而，宝贵且又极度敏感的珊瑚礁资源受到来自自然和人类的高度威胁。传统潜水调查珊瑚礁的方式既耗时费力又花费较高，尤其是偏远珊瑚礁区也不易到达。遥感长期、重访、大范围覆盖的特性，及其卫星图像上记录的信息可进行客观的定量分析，使其成为监测珊瑚礁健康和珊瑚礁面临威胁的重要工具。. 项目主要立足于多源遥感数据，在珊瑚礁及其周边底质光谱测量、现场调查基础上，进行珊瑚礁生长状态（健康、白化、死亡）遥感监测；获取珊瑚礁及其周边环境（叶绿素浓度、人类开发活动等）等变量信息，研究珊瑚礁生长状态与环境变量间的关系，并提出整治修复建议。主要结论为：. ①不同生长状态珊瑚礁（健康、白化、死亡）及其周边底质光谱具有可分性，为遥感监测奠定基础，且遥感反演可以从整体上反映珊瑚礁生长状态空间分布情况，反演结果与现场调查结果基本吻合，准确率约为80%。. ②近年来宣德环礁区域珊瑚覆盖度、造礁石珊瑚种类数量明显下降，珊瑚呈现一定退化趋势，但珊瑚白化率较低，珊瑚白化现象不明显。其中，永兴岛东部至东南方向活珊瑚较多分布，西南部珊瑚较少，覆盖度较低；西沙洲、赵述岛区域大部分是死珊瑚或白化珊瑚，礁盘边缘活珊瑚零星分布；北礁、北岛-南沙洲区域珊瑚覆盖率较高，南沙洲南部海域珊瑚种类较多，珊瑚长势好。. ③研究区海水温度适合珊瑚生长，几乎全年珊瑚均处于最佳生长温度；研究区水深4-12m处，活珊瑚物种最为丰富，水深超过25m，活珊瑚数量大大减少；珊瑚礁区海水Chl-a浓度与大洋接近，均较低；岛礁近岸区易受人类港池开挖、围垦填海、工程建设等影响，珊瑚白化、死亡相对严重；长棘海星等其他因素对珊瑚礁白化或退化亦造成影响。. 本项目对摸清珊瑚礁资源与环境状况、珊瑚礁生态系统脆弱性等方面有重要意义，并为珊瑚礁遥感应用提供新的发展方向。