東北地理所首次以堤壩為切入點完成中國濱海養(yǎng)殖塘全要素高精度遙感制圖
近年來，濱海養(yǎng)殖塘產(chǎn)量持續(xù)增長，生產(chǎn)規(guī)模已開始超越內陸?zhàn)B殖，成為支撐聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標（SDGs）的重要基石。養(yǎng)殖塘形狀和大小多樣，表觀形態(tài)也存在差異：魚類養(yǎng)殖需較深水位，貝類則為淺水，廢棄塘水位隨潮水變化，部分養(yǎng)殖塘覆蓋保溫膜、遮陽網(wǎng)等人工設施。為促進資源可持續(xù)利用、精準評估碳匯潛力及制定科學空間規(guī)劃，亟需實現(xiàn)高精度的養(yǎng)殖塘分布。
衛(wèi)星遙感技術為開展國家尺度沿海養(yǎng)殖塘監(jiān)測提供了重要手段。然而，現(xiàn)有研究局限于以水體指數(shù)為中心的養(yǎng)殖塘識別方法，將這一土地覆被的遙感識別等價于篩選特定類型水體，存在顯著的水位依賴缺陷，導致目前尚缺乏一套能兼顧不同水位狀態(tài)及復雜覆蓋類型的穩(wěn)健識別方案。如貝類養(yǎng)殖塘易被識別為潮灘、表面覆蓋的其他土地覆被影響水體信息捕獲。
為解決上述問題，東北地理所地理景觀遙感學科組趙傳朋副研究員等科研人員以養(yǎng)殖塘堤壩為切入點，應用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)提取堤壩，解析堤壩包圍的土地覆被作為養(yǎng)殖塘區(qū)域。以中國海水養(yǎng)殖塘為對象，率先構建了包含水體、堤壩、灘涂、植被及附屬設施的全要素養(yǎng)殖塘分布。在此基礎上，應用模型轉譯方法，挖掘養(yǎng)殖塘堤壩遙感識別的核心機理，實現(xiàn)了遙感指數(shù)的功能重定向應用。
在研究方法方面，養(yǎng)殖塘堤壩具有結構穩(wěn)定的特性，尤其是具備產(chǎn)權界定功能的外圍堤壩。在不同水位狀態(tài)甚至干涸狀態(tài)下，堤壩都保持幾何穩(wěn)定性，保障了衛(wèi)星遙感提取的可靠性。受混合像元效應影響，高反射率土地覆被在改變像元反射率中具有更高權重，使得不足一個像元的堤壩能夠被識別（土質或生有植被的較窄堤壩易被遺漏）。對于養(yǎng)殖塘堤壩與道路均為高反射率線狀土地覆被而造成的混淆問題，根據(jù)道路一般在夜晚具有路燈的現(xiàn)實情況使用SDGSAT-1夜光影像排除道路。養(yǎng)殖塘堤壩包圍的土地覆被即為沿海養(yǎng)殖塘。
圖1 技術路線
2023年中國沿海養(yǎng)殖塘空間分布數(shù)據(jù)如圖2所示，總體驗證精度達到96.1%。統(tǒng)計結果顯示，其總面積達到14587.9km2,其中水體、堤壩、泥灘像元占比分別為44%、31%和12%。混合像元效應放大了堤壩像元占比，但堤壩依舊是養(yǎng)殖塘中值得關注的邊際土地利用形式。
圖2中國沿海養(yǎng)殖塘分布
本研究由東北地理所趙傳朋副研究員、賈明明研究員，張蓉特別研究助理，任春穎研究員、王宗明研究員共同完成，得到國家自然科學基金（No. 42330109）、吉林省優(yōu)秀青年基金（No. 20250101045JJ）、國家重點研發(fā)計劃青年科學家項目（2022YFF1302000）、中國科學院青年創(chuàng)新促進會人才項目（No. 2021227）共同資助。
論文標題
Mapping coastal aquaculture ponds in China without dependence on water levels: New insights from pond dikes derived from Sentinel-1/2 imagery
發(fā)表期刊
Environmental Impact Assessment Review
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