《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》文章：基于历史多光谱卫星影像开发珊瑚和竞争性藻类相关指数用于评估珊瑚礁的生态状况

近日，国际学术期刊International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation在线发表了广西南海珊瑚礁研究重点实验室团队关于珊瑚礁生态状况的最新研究成果，题为“Development of a coral and competitive alga-related index using historical multi-spectral satellite imagery to assess ecological status of coral reefs”。

理解活珊瑚与竞争性藻类（包括草皮海藻和大型海藻）生长分布区特征对于评估珊瑚礁生态系统的健康至关重要。然而，活珊瑚和竞争性藻类在遥感影像识别中面临着“异物同谱”的挑战，即不同地物目标具有相似的光谱反射特征。针对这一问题，本文以珊瑚礁生态调查与研究的现实需要为基础，根据竞争性藻类存在较明显季节性枯萎而珊瑚分布区在短时间内会相对稳定的特点，提出利用相同年份不同时相的两幅多光谱卫星影像（Landsat TM/OLI或Sentinel-2 MSI）来对活珊瑚和竞争性藻类生长分布区特征进行估算。具体而言，本文首先构建一种红绿波段归一化差值指数（NRGI），用于分割卫星影像中的活珊瑚或竞争性藻类生长分布区，然后再通过比较竞争性藻类稀少期和竞争性藻类茂盛期影像的分割结果，估算出活珊瑚与竞争性藻类的生长分布区面积，进而计算竞争性藻类生长分布区面积与活珊瑚生长分布区面积的比值（RCL）。研究对南海8座典型珊瑚礁1995年至2022年间的状况进行了评估，结果表明：1）在竞争性藻类稀少期（1月至3月）和茂盛期（4月至10月），活珊瑚或竞争性藻类生长分布区的分割精度分别达到了80.3%和92.6%；2）RCL与珊瑚-大型藻类遭遇率（反映竞争性藻类对活珊瑚压力的一种生态指标）显著相关（r=0.79, P<0.05）；3）竞争性藻类生长分布区面积、活珊瑚的生长分布区面积和RCL的演变趋势与南海珊瑚礁的典型生态事件（珊瑚白化、长棘海星爆发和黑带病爆发等）密切吻合；4）热压力和RCL之间存在较强的滞后相关性。总体而言，本文提出的NRGI方法简单、有效，构建的RCL可作为评估珊瑚礁生态系统状况的重要指标，能够揭示竞争性藻类对活珊瑚的压力并指示珊瑚礁的生态系统状况。该方法为多光谱卫星影像在珊瑚礁生态系统监测中的应用提供了新的途径，具有良好的应用前景。

来源：International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation