基于无人机及多源数据的黄海绿潮监测研究
发布时间：2021-01-14 19:01
2008年以来,已经连续10年在黄海大面积暴发绿潮灾害,对附近沿岸城市的生态环境、近海养殖以及观光旅游产业造成持续威胁。本文开展基于无人机的多源数据黄海绿潮监测研究,以弥补传统卫星遥感监测手段在绿潮早期监测和区域绿潮监控治理方面存在的空间和时间分辨率不足的问题。首先采用四种基于无人机RGB影像的颜色指数分别对岸滩绿潮、海面漂浮绿潮以及紫菜筏架附着绿潮藻进行监测识别,确定不同情景下的最佳绿潮识别算法。在此基础上,根据无人机的现场调查数据,提出辐射沙洲区绿潮藻初始生物量估算模型,并结合S2A影像和现场调查数据对辐射沙洲区绿潮藻初始生物量进行估算。综合利用无人机、航次调查以及GF-1 WFV数据对MODIS绿潮监测的误差进行定量分析,并利用MODIS数据分析2015年以来黄海绿潮的时空变化特征,为绿潮的综合防控提供参考依据。主要结论如下:（1）利用无人机对岸滩、海面、筏架三种情景下的绿潮进行监测时,精度最高的常用颜色指数分别是GLI、NGBDI和NGRDI。（2）验证了紫菜养殖筏架梗绳上附着绿潮藻是辐射沙洲区绿潮藻初始生物量的主要来源。（3）基于卫星遥感、无人机航拍以及现场调查数据估算,20...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所)山东省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 浒苔遥感监测研究进展
1.2.2 绿潮暴发成因及运移机制的研究
1.2.3 基于无人机的绿潮识别研究
1.2.4 筏架绿潮藻生物量估算研究
1.3 研究区概况
1.4 研究内容和方法
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法
1.5 论文组织结构
第2章 数据源与数据处理
2.1 无人机航拍数据
2.2 卫星遥感影像数据
2.2.1 MODIS影像
2.2.2 GF-1WFV与Sentinel-2AMSI影像
2.3 其他辅助数据
第3章 基于无人机数据的黄海绿潮监测机理与方法
3.1 数据与方法
3.1.1 无人机数据获取
3.1.2 基于RGB的颜色指数
3.1.3 无人机数据处理
3.2 基于无人机的岸滩绿潮监测研究
3.2.1 样本区选择及数据处理
3.2.2 岸滩绿潮RGB波段特征分析
3.2.3 岸滩绿潮不同颜色指数空间分布特征
3.2.4 岸滩绿潮监测结果分析
3.3 基于无人机的海面漂浮绿潮监测研究
3.3.1 样本区选择及数据处理
3.3.2 海面漂浮绿潮RGB波段特征
3.3.3 海面绿潮不同颜色指数空间分布特征
3.3.4 海面绿潮监测结果分析
3.4 基于无人机的紫菜养殖筏架附着绿潮监测
3.4.1 样本区选择及数据处理
3.4.2 养殖筏架绿潮RGB波段特征
3.4.3 养殖筏架绿潮不同颜色指数空间分布特征
3.4.4 养殖筏架绿潮监测结果分析
3.5 本章小结
第4章 无人机支持的辐射沙洲区筏架绿潮藻生物量估算
4.1 数据与方法
4.2 辐射沙洲区绿潮藻来源研究
4.2.1 辐射沙洲区紫菜筏架绿潮藻来源概览
4.2.2 辐射沙洲区绿潮藻来源分析
4.2.2.1 紫菜养殖收获过程绿潮藻航拍调查
4.2.2.2 竹架剥落绿潮藻航拍调查
4.2.2.3 筏架梗绳剥落绿潮藻航拍调查
4.2.3 结论与讨论
4.3 辐射沙洲区绿潮藻初始生物量计算模型
4.3.1 筏架实际覆盖面积计算模型
4.3.2 辐射沙洲区筏架梗绳长度计算模型
4.3.3 基于哨兵Sentinel-S2A影像的辐射沙洲区筏架面积提取
4.3.4 辐射沙洲区筏架绿潮藻初始生物量估算
4.4 结论与讨论
4.4.1 无人机在绿潮监测上的应用潜力
4.4.2 对筏架绿藻进行高精度监测
4.5 本章小结
第5章 基于无人机及多源数据的MODIS绿潮监测真实性检验
5.1 数据与方法
5.2 基于无人机的MODIS绿潮监测真实性检验
5.2.1 样本区选择及数据获取
5.2.2 数据处理
5.2.3 结果与分析
5.3 基于航次观测数据的MODIS绿潮监测真实性检验
5.3.1 样本区选择及数据获取
5.3.2 数据处理
5.3.3 结果与分析
5.3.4 讨论
5.4 基于高分辨率卫星数据的MODIS绿潮监测真实性检验
5.4.1 样本区选择及数据获取
5.4.2 结果与分析
5.5 本章小节
第6章 近三年黄海绿潮时空变化研究
6.1 近三年绿潮初始位置时空变化研究
6.1.1 数据与处理方法
6.1.2 结果与讨论
6.2 近三年绿潮运移特征时空变化研究
6.2.1 数据与方法
6.2.2 近三年绿潮运移路径变化研究
6.2.3 近三年绿潮运移趋势变化研究
6.3 近三年绿潮持续时间与暴发面积变化研究
6.3.12015 年黄海绿潮暴发面积变化研究
6.3.22016 年黄海绿潮暴发面积变化研究
6.3.32017 年黄海绿潮暴发面积变化研究
6.4 讨论
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新
7.3 不足与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋综合科考船的船型特征及发展综述[J]. 吴刚. 船舶. 2017(S1)
[2]1979年以来南黄海辐射沙洲潮滩脊线时空变化研究[J]. 曹可,李飞,高宁,张子鹏,温欣. 地理科学. 2017(10)
[3]基于无人机SfM数据的挺水植物生物量反演[J]. 井然,宫兆宁,赵文吉,邓磊,阿多,孙伟东. 生态学报. 2017(22)
[4]南黄海绿潮暴发与紫菜养殖的关系[J]. 刘材材,徐韧,何培民,张正龙,秦玉涛,项凌云,邓邦平,刘守海,季晓. 海洋科学. 2017(02)
[5]基于多载荷无人机遥感的大豆地上鲜生物量反演[J]. 陆国政,杨贵军,赵晓庆,王艳杰,李长春,张小燕. 大豆科学. 2017(01)
[6]黄海绿潮分布年际变化特征分析[J]. 郭伟,赵亮,李秀梅. 海洋学报. 2016(12)
[7]Pix4Dmapper在无人机航摄应急救灾项目中的应用研究[J]. 汪雅婕. 测绘与空间地理信息. 2016(09)
[8]利用无人机遥感测定岷江冷杉单木树干生物量[J]. 何游云,张玉波,李俊清,王卷乐. 北京林业大学学报. 2016(05)
[9]苏北浅滩辐射沙洲高低潮时误差特征分析及成因探讨[J]. 邬惠明,徐常三,高鑫鑫,吉会峰. 海洋通报. 2016(02)
[10]基于小型无人机的三维实景公园数字建模——以南京羊山森林公园为例[J]. 舒婷,李卫正,张青萍,张水锋. 建筑与文化. 2016(03)
博士论文
[1]营养盐与黄海浒苔绿潮暴发关系的探究[D]. 李鸿妹.中国海洋大学 2015
[2]我国黄、东海浒苔和马尾藻的遥感鉴别及绿潮发生过程研究[D]. 张正龙.华东师范大学 2014
[3]中国东部近海夏季环流特征及其动力机制[D]. 李峣.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2010
硕士论文
[1]夏、秋季黄海典型断面悬浮体分布特征及环境意义[D]. 王保铎.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2013
[2]黄海绿潮爆发机制分析及防治研究[D]. 张浩.大连海事大学 2013
[3]浒苔（Ulva prolifera）生殖遗传学的初步研究[D]. 王浩东.中国海洋大学 2012
[4]大型藻类遥感监测方法研究[D]. 梁刚.大连海事大学 2011
[5]基于ArcGIS与ENVI一体化的遥感影像数据的网络发布与共享[D]. 于传才.西北大学 2010
[6]基于ArcGIS的数字校园地理信息系统的设计与实现[D]. 甘洪川.电子科技大学 2010
本文编号：2977366
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所)山东省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 浒苔遥感监测研究进展
1.2.2 绿潮暴发成因及运移机制的研究
1.2.3 基于无人机的绿潮识别研究
1.2.4 筏架绿潮藻生物量估算研究
1.3 研究区概况
1.4 研究内容和方法
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法
1.5 论文组织结构
第2章 数据源与数据处理
2.1 无人机航拍数据
2.2 卫星遥感影像数据
2.2.1 MODIS影像
2.2.2 GF-1WFV与Sentinel-2AMSI影像
2.3 其他辅助数据
第3章 基于无人机数据的黄海绿潮监测机理与方法
3.1 数据与方法
3.1.1 无人机数据获取
3.1.2 基于RGB的颜色指数
3.1.3 无人机数据处理
3.2 基于无人机的岸滩绿潮监测研究
3.2.1 样本区选择及数据处理
3.2.2 岸滩绿潮RGB波段特征分析
3.2.3 岸滩绿潮不同颜色指数空间分布特征
3.2.4 岸滩绿潮监测结果分析
3.3 基于无人机的海面漂浮绿潮监测研究
3.3.1 样本区选择及数据处理
3.3.2 海面漂浮绿潮RGB波段特征
3.3.3 海面绿潮不同颜色指数空间分布特征
3.3.4 海面绿潮监测结果分析
3.4 基于无人机的紫菜养殖筏架附着绿潮监测
3.4.1 样本区选择及数据处理
3.4.2 养殖筏架绿潮RGB波段特征
3.4.3 养殖筏架绿潮不同颜色指数空间分布特征
3.4.4 养殖筏架绿潮监测结果分析
3.5 本章小结
第4章 无人机支持的辐射沙洲区筏架绿潮藻生物量估算
4.1 数据与方法
4.2 辐射沙洲区绿潮藻来源研究
4.2.1 辐射沙洲区紫菜筏架绿潮藻来源概览
4.2.2 辐射沙洲区绿潮藻来源分析
4.2.2.1 紫菜养殖收获过程绿潮藻航拍调查
4.2.2.2 竹架剥落绿潮藻航拍调查
4.2.2.3 筏架梗绳剥落绿潮藻航拍调查
4.2.3 结论与讨论
4.3 辐射沙洲区绿潮藻初始生物量计算模型
4.3.1 筏架实际覆盖面积计算模型
4.3.2 辐射沙洲区筏架梗绳长度计算模型
4.3.3 基于哨兵Sentinel-S2A影像的辐射沙洲区筏架面积提取
4.3.4 辐射沙洲区筏架绿潮藻初始生物量估算
4.4 结论与讨论
4.4.1 无人机在绿潮监测上的应用潜力
4.4.2 对筏架绿藻进行高精度监测
4.5 本章小结
第5章 基于无人机及多源数据的MODIS绿潮监测真实性检验
5.1 数据与方法
5.2 基于无人机的MODIS绿潮监测真实性检验
5.2.1 样本区选择及数据获取
5.2.2 数据处理
5.2.3 结果与分析
5.3 基于航次观测数据的MODIS绿潮监测真实性检验
5.3.1 样本区选择及数据获取
5.3.2 数据处理
5.3.3 结果与分析
5.3.4 讨论
5.4 基于高分辨率卫星数据的MODIS绿潮监测真实性检验
5.4.1 样本区选择及数据获取
5.4.2 结果与分析
5.5 本章小节
第6章 近三年黄海绿潮时空变化研究
6.1 近三年绿潮初始位置时空变化研究
6.1.1 数据与处理方法
6.1.2 结果与讨论
6.2 近三年绿潮运移特征时空变化研究
6.2.1 数据与方法
6.2.2 近三年绿潮运移路径变化研究
6.2.3 近三年绿潮运移趋势变化研究
6.3 近三年绿潮持续时间与暴发面积变化研究
6.3.12015 年黄海绿潮暴发面积变化研究
6.3.22016 年黄海绿潮暴发面积变化研究
6.3.32017 年黄海绿潮暴发面积变化研究
6.4 讨论
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新
7.3 不足与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋综合科考船的船型特征及发展综述[J]. 吴刚. 船舶. 2017(S1)
[2]1979年以来南黄海辐射沙洲潮滩脊线时空变化研究[J]. 曹可,李飞,高宁,张子鹏,温欣. 地理科学. 2017(10)
[3]基于无人机SfM数据的挺水植物生物量反演[J]. 井然,宫兆宁,赵文吉,邓磊,阿多,孙伟东. 生态学报. 2017(22)
[4]南黄海绿潮暴发与紫菜养殖的关系[J]. 刘材材,徐韧,何培民,张正龙,秦玉涛,项凌云,邓邦平,刘守海,季晓. 海洋科学. 2017(02)
[5]基于多载荷无人机遥感的大豆地上鲜生物量反演[J]. 陆国政,杨贵军,赵晓庆,王艳杰,李长春,张小燕. 大豆科学. 2017(01)
[6]黄海绿潮分布年际变化特征分析[J]. 郭伟,赵亮,李秀梅. 海洋学报. 2016(12)
[7]Pix4Dmapper在无人机航摄应急救灾项目中的应用研究[J]. 汪雅婕. 测绘与空间地理信息. 2016(09)
[8]利用无人机遥感测定岷江冷杉单木树干生物量[J]. 何游云,张玉波,李俊清,王卷乐. 北京林业大学学报. 2016(05)
[9]苏北浅滩辐射沙洲高低潮时误差特征分析及成因探讨[J]. 邬惠明,徐常三,高鑫鑫,吉会峰. 海洋通报. 2016(02)
[10]基于小型无人机的三维实景公园数字建模——以南京羊山森林公园为例[J]. 舒婷,李卫正,张青萍,张水锋. 建筑与文化. 2016(03)
博士论文
[1]营养盐与黄海浒苔绿潮暴发关系的探究[D]. 李鸿妹.中国海洋大学 2015
[2]我国黄、东海浒苔和马尾藻的遥感鉴别及绿潮发生过程研究[D]. 张正龙.华东师范大学 2014
[3]中国东部近海夏季环流特征及其动力机制[D]. 李峣.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2010
硕士论文
[1]夏、秋季黄海典型断面悬浮体分布特征及环境意义[D]. 王保铎.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2013
[2]黄海绿潮爆发机制分析及防治研究[D]. 张浩.大连海事大学 2013
[3]浒苔（Ulva prolifera）生殖遗传学的初步研究[D]. 王浩东.中国海洋大学 2012
[4]大型藻类遥感监测方法研究[D]. 梁刚.大连海事大学 2011
[5]基于ArcGIS与ENVI一体化的遥感影像数据的网络发布与共享[D]. 于传才.西北大学 2010
[6]基于ArcGIS的数字校园地理信息系统的设计与实现[D]. 甘洪川.电子科技大学 2010
本文编号：2977366
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