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自然资源遥感  2022, Vol. 34 Issue (4): 53-59    DOI: 10.6046/zrzyyg.2022186
  海岸带空间资源及生态健康遥感监测专栏 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
基于混合像元分解的池塘养殖动态遥感监测
盛德志1,2,3(), 邢前国1,2,3(), 刘海龙1,2,3, 郑向阳1,2,3
1.中国科学院烟台海岸带研究所,中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室,烟台 264003
2.山东省海岸带环境过程重点实验室,烟台 264003
3.中国科学院大学,北京 100049
Remote sensing monitoring of the spatio-temporal changes in pond aquaculture based on mixed pixel decomposition
SHENG Dezhi1,2,3(), XING Qianguo1,2,3(), LIU Hailong1,2,3, ZHENG Xiangyang1,2,3
1. Key Laboratory of Coastal Environmental Processes and Ecological Remediation, Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003, China
2. Shandong Key Laboratory of Coastal Environmental Processes, Yantai 264003, China
3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
全文: PDF(3211 KB)   HTML  
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摘要 

水产养殖是人类获取食品的重要途径,养殖池塘是水产养殖的主要生产方式之一。珠江三角洲是我国南方重要的渔业养殖基地,在过去30 a间,其空间分布发生巨大变化。本研究面向中山市及其邻近区域,基于Landsat和Sentinel-2卫星遥感数据,使用线性混合像元分解方法进行混合像元分解,通过目视对比分析,选取了70%及以上水体丰度对应的归一化水体指数阈值范围,获取了1990—2021年典型养殖池塘的时空分布。研究结果显示,中山市及邻近区域的养殖池塘在1990年以来经历了先增加后减少的过程; 中山市及邻近区域1990—2000年养殖池塘面积增加了近一倍,2000—2010年相对平稳,2010—2021年养殖面积则减少了近50%。本研究可减少混合像元对于养殖池塘监测的影响并为大湾区渔业科学养殖与可持续发展提供参考。

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盛德志
邢前国
刘海龙
郑向阳
关键词 NDWI混合像元分解养殖池塘中山市珠江三角洲    
Abstract

Aquaculture is an important way for humans to obtain food, and aquaculture ponds are a major production mode of aquaculture. The Pearl River Delta, as an important aquaculture base in southern China, has undergone great changes in its spatial distribution in the past 30 years. This study investigated Zhongshan City and its adjacent areas. First, the mixed pixels of Landsat and Sentinel-2 remote sensing data were decomposed using the linear mixed pixel decomposition method. Then, the NDWI threshold range corresponding to the water abundance of 70% and above was selected through visual comparison and analysis. Finally, the spatio-temporal distribution of typical aquaculture ponds from 1990 to 2021 was obtained. The study results show that the aquaculture ponds in Zhongshan City and its adjacent areas have experienced a process of first increasing and then decreasing since 1990. Specifically, the area of aquaculture ponds nearly doubled from 1990 to 2000, tended to be stable from 2000 to 2010, but decreased by nearly 50% from 2010 to 2021. This study can reduce the impact of mixed pixels on the monitoring of aquaculture ponds and support the scientific aquaculture and sustainable development of fisheries in the Greater Bay Area.

Key wordsNDWI    mixed pixel decomposition    aquaculture pond    Zhongshan City    Pearl River Delta
收稿日期: 2022-05-09      出版日期: 2022-12-27
ZTFLH:  TP79  
基金资助:“面向冬季大型藻类高分遥感的海表耀光消减与利用研究”(42076188);“面向冬季大型藻类高分遥感的海表耀光消减与利用研究”(41676171);中国科学院A类战略性先导科技专项“地球大数据科学工程”(XDA19060203);中国科学院A类战略性先导科技专项“地球大数据科学工程”(XDA19060501);中国科学院仪器设备研制重点项目“沿海水色环境污染和资源机载高光谱成像探测仪”(YJKYYQ20170048)
通讯作者: 邢前国(1975-),男,博士,研究员,研究方向为海洋遥感。Email: qgxing@yic.ac.cn
作者简介: 盛德志(1997-),女,硕士研究生,研究方向为海洋遥感。Email: dzsheng@yic.ac.cn
引用本文:   
盛德志, 邢前国, 刘海龙, 郑向阳. 基于混合像元分解的池塘养殖动态遥感监测[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(4): 53-59.
SHENG Dezhi, XING Qianguo, LIU Hailong, ZHENG Xiangyang. Remote sensing monitoring of the spatio-temporal changes in pond aquaculture based on mixed pixel decomposition. Remote Sensing for Natural Resources, 2022, 34(4): 53-59.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2022186      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2022/V34/I4/53
Fig.1  研究区位置
日期 卫星影像 空间分辨率/m
1990-10-13 Landsat5 TM 30
2000-09-06 Landsat5 TM 30
2010-03-26 Landsat5 TM 30
2020-02-08 Landsat8 OLI 30
2021-02-20 Landsat8 OLI 30
2020-10-26 Sentinel-2 MSI 10
2021-02-23 Sentinel-2 MSI 10
Tab.1  卫星图像信息
年份 数据源 NDWI阈值
1990年 Landsat5 [-0.15,1]
2000年 Landsat5 [-0.12,1]
2010年 Landsat5 [-0.03,1]
2020年 Landsat8 [-0.09,1]
Sentinel-2 [-0.11,1]
2021年 Landsat8 [-0.10,1]
Sentinel-2 [-0.07,1]
Tab.2  不同年份NDWI阈值
Fig.2  水体和植被不同比例混合的光谱曲线
Fig.3  2020年Landsat8水体和植被端元波谱
Fig.4  基于2020年2月8日遥感图像反演的养殖池塘水体丰度
年份/卫星 池塘面积/km2 面积占
比/%
NDWI阈值
2020年/Landsat8 357 73 [-0.09,0.69]
2020年/Sentine-2 426 99 [-0.10,0.90]
2021年/Landsat8 303 68 [-0.10,0.69]
2021年/Sentinel-2 360 77 [-0.08,0.80]
Tab.3  水体丰度0.7及以上的养殖池塘统计
年份 线性关系 调整前阈值 调整后阈值
1990年 y = 0.66 x + 0.01 [-0.15,1] [-0.06,0.47]
2000年 y = 0.78 x - 0.03 [-0.12,1] [-0.10,0.51]
2010年 y = 0.39 x - 0.05 [-0.03,1] [-0.01,0.22]
Tab.4  NDWI阈值调整
Fig.5  1990—2020年养殖池塘分布
Fig.6  研究区养殖池塘年际变化
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