基于光谱特征的HY-1C/D卫星赤潮探测方法——以红夜光藻为例

作     者：王义衎 刘荣杰 刘建强 丁静 叶小敏 赵鑫 宋冬梅 马毅 Wang Yikan;Liu Rongjie;Liu Jianqiang;Ding Jing;Ye Xiaomin;Zhao Xin;Song Dongmei;Ma Yi

作者机构：自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院山东青岛266580 自然资源部海洋遥测技术创新中心山东青岛266061 国家卫星海洋应用中心北京100081 山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 

出 版 物：《海洋学报》 (Acta Oceanologica Sinica)

年 卷 期：2023年第45卷第12期

页      面：166-178页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070703[理学-海洋生物学] 0707[理学-海洋科学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFC3105101) 国家自然科学基金重大项目(61890964) 中韩海洋科学共同研究中心项目(PI-2022-1)。 

主　　题：赤潮 红夜光藻 遥感探测 HY-1C/D CZI 光谱特征 

摘      要：红夜光藻是我国主要的赤潮优势种,在渤海、黄海、东海和南海均有发生。近年来,红夜光藻赤潮发生频率明显上升,监测需求迫切。但红夜光藻赤潮发生具有分布范围广、变化速度快、多呈条带状分布的特点,其探测对卫星影像空间分辨率、覆盖范围和重访周期要求高。虽然水色卫星在赤潮监测中发挥了重要作用,但其空间分辨率低,无法准确探测条带状分布的红夜光藻赤潮。海洋一号C、D(HY-1C/D)卫星搭载的海岸带成像仪(Coastal Zone Imager,CZI)以其高空间分辨率、大幅宽和短重访周期的优势,被越来越多地用于赤潮监测。现有的红夜光藻赤潮HY-1C/D CZI探测模型大多基于深度学习方法,需要大量赤潮样本,但赤潮样本获取困难,影响模型的精度。因此,本文以2022年3月发生在广东省汕尾市红海湾的红夜光藻赤潮为例,分析了红夜光藻赤潮光谱特征,基于红夜光藻赤潮在红光和近红外波段的高反射特性和浑浊水体在绿光波段的高反射特性,构建了一个面向HY-1C/D CZI的红夜光藻赤潮探测方法。实验结果表明,该方法可以有效地探测赤潮,并避免浑浊水体的干扰,精确率和F1-Score达到89.72%和0.90。而且,该方法具有较好的适用性,可适用于不同海洋环境、不同宽波段卫星传感器的红夜光藻赤潮探测。