海院科研动态（92）| 西沙珊瑚礁遥感研究取得新进展
珊瑚礁是地球上生产力最高、生物种类最多的生态系统之一，能够为人类提供渔业和旅游等资源，具有巨大的经济价值和生态环境价值。在过去的几十年中，由于海水酸化、海温上升、陆源污染、过度捕捞等气候变化和人为干扰，使得珊瑚礁分布面积骤减、生态系统结构失衡。有效监测珊瑚礁生态系统结构是分析其对气候变化和人为干扰响应的核心和前提。卫星遥感因其大面积观测及不受区域条件限制等优势，为实现偏远海域原位数据缺乏情况下的珊瑚礁生态系统结构同步观测提供了技术手段。如何从受上层水体及其它“噪声”干扰下的有限遥感光学信号中获取珊瑚礁底质类别，成为珊瑚礁生态系统结构遥感监测的研究重点。
图1 HOPE和 M-HOPE模型得到的永兴岛海域水深和珊瑚礁底质类别：(a) HOPE模型得到的水深；(b-d) M-HOPE模型得到的不同时间的水深；(e) HOPE模型得到的底质类别；(f-h) M-HOPE模型得到的不同时间的底质类别。
注：图例中数字 1-10 分别表示不同的底质类别，即死珊瑚、珊瑚礁、碳酸盐砂、黄绿色藻类、褐藻、绿藻、棕色珊瑚、蓝色珊瑚、Coeloseris mayeri 和 Heliporidae。
我院海洋环境遥感研究团队赵俊教授指导的博士研究生黄微基于光学辐射传输理论，构建了M-HOPE模型，将其应用于Sentinel-2 MSI遥感数据，实现了西沙永兴岛海域珊瑚礁底质分类和水深高精度反演（图1）。将模型推广应用于澳大利亚蜥蜴岛珊瑚礁海域，同样获得了较好结果（图2）。本研究可以为气候变化与人为干扰下的珊瑚礁生态系统健康监测提供模型方法、数据基础和科学论据。
图2 (a) 蜥蜴岛Sentinel-2A SMI RGB 合成图, 红色点表示原位测量位置; (b) M-HOPE得到的水深与原位测量水深对比; (c) 和 (d) M-HOPE 得到的蜥蜴岛海域水深和底质类别，(d) 中图例数字表示文中描述的底质类别。
以上研究成果“Huang Wei, Zhao Jun, Ai Bin, Sun Shaojie, and Yan Nanyang. Bathymetry and benthic habitat mapping in shallow waters from Sentinel-2A imagery: a case study in Xisha Islands, China. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2022:60”发表于中科院大类一区期刊《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》，我院2018级博士生黄微为论文第一作者，赵俊教授为通讯作者。
该研究得到了国家自然科学基金面上项目、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）创新团队项目和自主项目的资助。
