【摘 要】
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海洋人类活动（过度捕捞、破坏性渔业等）是导致珊瑚礁退化的因素之一,而目前长时间序列的海洋人类活动资料相对缺乏。美国军事气象卫星计划（Defense Meteorological Satellite Program,DMSP）的线性扫描业务系统（Operational Linescan system,OLS）提供了历史存档丰富、覆盖大范围海域的夜光遥感影像,具有指示以渔业活动为主的珊瑚礁区人类活动的
【基金项目】
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国家自然科学基金委员会,国家自然科学基金（地区基金项目）,41766007,基于生态调查与多光谱影像的珊瑚礁遥感监测方法研究； 广西科技厅,广西自然科学基金（面上项目）,2020GXNSFAA297245,珊瑚礁水下摄影测量的模型与方法研究； 广西科技厅,广西创新驱动发展专项,AA18118038,《近海岸双频激光LiDAR探测仪
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海洋人类活动（过度捕捞、破坏性渔业等）是导致珊瑚礁退化的因素之一,而目前长时间序列的海洋人类活动资料相对缺乏。美国军事气象卫星计划（Defense Meteorological Satellite Program,DMSP）的线性扫描业务系统（Operational Linescan system,OLS）提供了历史存档丰富、覆盖大范围海域的夜光遥感影像,具有指示以渔业活动为主的珊瑚礁区人类活动的潜力。但由于DMSP/OLS夜光遥感时间序列影像存在系统性辐射误差,无法直接用于海洋人类时间序列活动的研究,夜光遥感时间序列影像对海洋人类活动的指示作用亦尚未明确,夜光遥感影像指示的人类活动对珊瑚礁的影响研究亦相对缺乏。针对上述问题,本研究首先提出以随机森林降噪为基础的相对校正模型,利用DMSP/OLS平均灯光影像构建大范围海域辐射一致的夜光遥感时间序列影像;然后利用渔业数据检验夜光遥感影像对渔业活动的指示作用;进而再以此为基础探索了夜光遥感影像指示的珊瑚礁区海洋人类活动对珊瑚礁生态的影响,并提取了中国南海珊瑚礁区人类活动的时空分布特征,为南海珊瑚礁的管理与研究提供数据支撑。主要研究内容与结论如下:1)提出海洋夜光遥感时间序列影像的构建方法,解决了海洋DMSP/OLS平均灯光影像辐射误差的问题。首先利用平均灯光影像、中值滤波影像、方差滤波影像、测深数据影像合成特征影像,并通过特征影像训练随机森林分类器以便从特征影像分类中移除噪声而获得有效像元;然后使用交叉验证方式选择拟合函数,建立逐步相对校正模型减少降噪后影像辐射的系统误差。结果表明:随机森林降噪平均总体精度能达到96%,而以随机森林降噪为基础的逐步相对校正模型,能够有效地减少影像辐射的系统误差,辐射误差相较于原始平均灯光影像能够减少约68.2%。据此,建立了辐射一致的大范围海域长时间序列（1992-2013）夜光遥感影像数据集。2)探讨了海洋夜光遥感时间序列影像对海洋人类活动的指示作用。考察日本、马来西亚和泰国专属经济区内渔业数据与夜光遥感影像灯光总量指数的相关性,结果表明:日本、马来西亚专属经济区渔业捕捞量与夜光遥感影像灯光总量指数存在显著的相关性（R=0.925,p＜0.01）;而泰国专属经济区小型渔船数量与灯光总量指数存在相关关系（R=0.5,p＜0.05）。换而言之,夜光遥感影像能有效指示以渔业活动为主的海洋人类活动。3)探讨了海洋夜光遥感时间序列影像指示的人类活动对珊瑚礁生态的影响,并提取了中国南海珊瑚礁区人类活动时空分布特征。相关性分析、缓冲区分析和标准差椭圆分析等结果表明:a)夜光遥感影像指示的人类活动会对珊瑚礁产生显著负面影响,活珊瑚覆盖度与人类活动强度指数显著负相关（R~2=0.627,p＜0.01）;b)西沙群岛珊瑚礁的急剧退化可能与该海域2006-2008年间急剧增加的海洋渔业活动存在关联;c)1992-2013年间南海珊瑚礁区人类活动强度呈上升趋势,而其影响范围亦呈现扩大趋势,其中东沙环礁和中沙大环礁附近海域的人类活动在2006年前后快速增长,而南沙群岛北部珊瑚礁区的人类活动则在2011前后年显著增加。
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