珊瑚礁白化遥感监测机理分析方法技术

本发明专利技术公开了珊瑚礁白化遥感监测机理分析方法，基于实测光谱数据，建立珊瑚礁典型底质类型的标准波谱库；基于辐射传输模拟的珊瑚礁白化遥感监测技术的适用性分析；环境因素对珊瑚礁白化遥感信号的影响分析。本发明专利技术的有益效果是能够准确高效的遥感监测珊瑚礁白化情况。

Remote sensing monitoring mechanism analysis method of coral reef bleaching

【技术实现步骤摘要】
珊瑚礁白化遥感监测机理分析方法
本专利技术属于卫星遥感监测
，涉及珊瑚礁白化遥感监测机理分析方法。
技术介绍
珊瑚礁是地球上生产力最高、生物种类最丰富的生态系统之一，是对维持海洋资源生产力有特殊价值的生态关键区，同时也是海洋环境健康的重要指示物(赵美霞等,2006；赵焕庭等,2009；练健生等,2010)。然而，在过去的几十年里，由于全球气候变化影响和人类活动干扰导致世界范围内的珊瑚礁正发生着深刻变化(Wilkinson,2008；黄晖等,2013；Suchanaetal.,2015)。研究表明，全球已有75％的珊瑚礁受到不同程度的威胁，其中东南亚珊瑚礁受到的威胁最为严重(Burkeetal.,2011；赵焕庭等,2016)。面临众多环境及人类活动威胁，全世界范围内的珊瑚礁生态系统都在不断退化，其中“白化”是影响程度最大、波及范围最广的一种珊瑚礁退化现象。传统的珊瑚礁白化监测主要依靠水下现场调查数据，直到遥感技术的出现为大面积、快速监测提供新的可能。其中最为成功的是NOAA研发的用以监测和预警珊瑚礁白化的热点(Hotspot)和周热度(DegreeHeatingWeeks)产品本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.珊瑚礁白化遥感监测机理分析方法，其特征在于按照以下步骤进行：一、基于实测光谱数据，建立珊瑚礁典型底质类型的标准波谱库；二、基于辐射传输模拟的珊瑚礁白化遥感监测技术的适用性分析；三、环境因素对珊瑚礁白化遥感信号的影响分析。

【技术特征摘要】
1.珊瑚礁白化遥感监测机理分析方法，其特征在于按照以下步骤进行：一、基于实测光谱数据，建立珊瑚礁典型底质类型的标准波谱库；二、基于辐射传输模拟的珊瑚礁白化遥感监测技术的适用性分析；三、环境因素对珊瑚礁白化遥感信号的影响分析。2.按照权利要求1所述珊瑚礁白化遥感监测机理分析方法，其特征在于：所述步骤一包括1、光谱数据采集针对珊瑚礁不同底质类型，选择在不同季节及不同覆盖度下不同科属种的底质类型，在天气晴朗、水面基本平静的天气进行野外光测量，利用ProfilerII水下高光谱剖面仪分别在水表和水底测量水表的下行辐照度EdA和底质的反射辐亮度LrS，然后通过水深D和水体衰减系数K推算底质表面的下行辐照度EdS，并根据底质光谱反射率RS的定义，计算得到RS为：其中，T为水气界面的透过率；θ为太阳天顶角；2、光谱数据统计分析及光谱特征分析对测量获取的珊瑚礁不同底质光谱曲线数据，对光谱数据进行归一化处理，统计计算350-900nm之间光谱反射率的最大值、最小值、均值、标准差、方差数值，还对该波段光谱曲线进行包络线计算、光谱斜率计算、一阶导数计算、二阶导数及光谱积分计算，分析不同底质类型的特征光谱，包括反射峰/谷位置、深度、斜率、面积及荧光高度；3、不同色素含量及荧光特性对造礁石珊瑚光谱特性的分析(1)造礁石珊瑚荧光特性参量测量利用PhytoFlash水下活性荧光仪测量和计算不同石珊瑚种类的光合作用荧光参量，包括初始荧光F0、最大荧光Fm、可变荧光Fv、光系统II最大光化学量子产量Fv/Fm；(2)珊瑚体内不同色素含量测量e)珊瑚虫黄藻密度测量将经0.45μm滤膜过滤的清洁海水置于洗牙器中，冲洗珊瑚样品表面，使珊瑚软组织和骨骼分离，准确定量冲洗液体积V后，量取9ml冲洗液，加入1ml甲醛，摇匀，取3个重复样，3min后，用血球计数板在显微镜下计数虫黄藻密度C，珊瑚表面虫黄藻密度用以下公式计算：D＝[(C/90％)×V]/(M/G)(2)式中，D为珊瑚表面虫黄藻密度，C为虫黄藻浓度，V为冲洗液体积，90％为固定液中原液比例，M为包裹珊瑚样品铝箔纸重量，G为铝箔纸单位面积重量；通过测量包裹在珊瑚表面铝箔纸的重量间接估算珊瑚的表面积；f)珊瑚叶绿素浓度测量取10-20cm2的珊瑚，放入装有10ml丙酮的离心管中，在黑暗中4℃萃取24h，然后4500r/min离心15min，取3个重复样，用分光光度计测定叶绿素a、叶绿素b和叶绿素c的浓度，比色皿的光程为1cm，用以下公式计算：CHLa＝10(11.85(A664-A750)-1.54(A647-A750)-0.08(A630-A750))/(M/G)(3)CHLb＝10(21.03(A664-A750)-5.43(A647-A750)-2.66(A630-A750))/(M/G)(4)CHLc＝10(24.52(A664-A750)-1.67(A647-A750)-7.6(A630-A750))/(M/G)(5)式中，CHLa、CHLb和CHLc依次为珊瑚体内单位表面积的叶绿素a含量μg/cm2、叶绿素b含量μg/cm2和叶绿素c含量μg/cm2，A为不同波长下的吸光值；(3)荧光特性影响分析基于室内测量的珊瑚样本三维荧光光谱，确定其体内含有哪些荧光色素种类，进而分析荧光信号对反射光谱信号的影响作用，当不考虑水色物质的吸收散射作用时，传感器测量的底质总光谱信号包括珊瑚的非弹性散射信号和荧光信号：RS(D，515)＝[I(D)F+Ed(D，515)rS(515)]/Ed(D，515)(6)其中，RS(D,515)是水深为D时，515nm波段处所接受到的珊瑚总光谱信号；Ed(D,515)为水深为D时，515nm波段处的向下辐照度；rS(515)为珊瑚在515nm的非弹性反射率...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐京萍，赵建华，王飞，张建丽，
申请(专利权)人：国家海洋环境监测中心，
类型：发明
国别省市：辽宁,21