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多时相Sentinel-2遥感影像珊瑚礁地貌分类与变化分析

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多时相Sentinel-2遥感影像珊瑚礁地貌分类与变化分析

作者：徐慧山东科技大学

学位级别：硕士

珊瑚礁在海洋中的重要性不言而喻。南海海域作为实现我国海洋强国战略的重点区域与首要依托,其周围生长有大量珊瑚礁,对珊瑚礁的分布以及地貌状况进行调查,将有利于海洋强国战略的实施,并推动我国的地理国情监测进程。本文以南海永乐环... 详细信息

珊瑚礁在海洋中的重要性不言而喻。南海海域作为实现我国海洋强国战略的重点区域与首要依托,其周围生长有大量珊瑚礁,对珊瑚礁的分布以及地貌状况进行调查,将有利于海洋强国战略的实施,并推动我国的地理国情监测进程。本文以南海永乐环礁中的部分岛礁作为研究区域,选取Sentinel-2卫星遥感影像数据,对珊瑚礁地貌进行分类处理和面积信息提取,并分析水环境参数、珊瑚礁白化以及厄尔尼诺和台风与珊瑚礁地貌变化之间的联系。具体工作如下:(1)针对研究区域珊瑚礁地貌进行提取分析。首先,对获取的2015.12-2019.12期间四幅Sentinel-2卫星影像数据进行数据预处理;然后,参照前人经验和研究区域实际情况,制定珊瑚礁地貌分类体系,并进行分类样本集选取;其次,分别采用K近邻、决策树、随机森林、AdaBoost、梯度提升、Gaussian NB、线性判别分析和二次判别分析八种分类器对同一时像的珊瑚礁地貌进行分类处理,依据分类精度选择最优分类器应用于其余时相数据分类;最终提取出研究区域各时相珊瑚礁地貌面积和分布信息。(2)多参数与珊瑚礁地貌变化相关性分析。首先,分别收集NASA发布的Chl-a浓度、POC浓度和PAR数据,NOAA发布的珊瑚礁白化监测产品——SST、SSTA、HS、DHW和BAA数据,以及该期间研究区域发生的厄尔尼诺和台风气象信息数据;然后,依次对各类数据进行统计分析;再分析各类数据与珊瑚礁地貌变化之间的相关性;最终得到与珊瑚礁地貌变化相关性较高的参数,以及各参数对于珊瑚礁地貌变化的影响。本研究得到如下结果:(1)珊瑚礁地貌分类与统计分析。AdaBoost、随机森林、K近邻、梯度提升和决策树分类器的总体分类精度均大于80%。AdaBoost分类器的总体分类精度最高,达到87.984%,Kappa系数为0.847;在2015.12-2019.12期间,研究区域以下地貌变化较大,如外礁坪增加了 0.8708km2,生物稀疏带减少了 1.3355km2,生物密集带增加了 0.7093km2,礁坑发育带增加了 0.4853km2,潟湖坡减少了 0.501km2,点礁面积减少了 1.0739km2,珊瑚砂面积增加 0.8884km2。(2)水环境参数变化与珊瑚礁地貌变化相关性。礁前、外礁坪、生物密集带、礁坑发育带和珊瑚砂面积与Chl-a浓度和POC浓度之间有较高的正相关性,礁脊、生物稀疏带、潟湖坡和点礁面积与Chl-a浓度和POC浓度之间存在负相关性,表明上述各类地貌面积增加(减少)时,水环境中的Chl-a浓度和POC浓度也会随之上升。(3)珊瑚礁白化与珊瑚礁地貌变化的相关性。研究区域珊瑚礁地貌中的外礁坪、礁坑发育带和珊瑚砂的面积增量与SST和SSTA的年际变化呈正相关;礁脊、生物稀疏带和点礁面积减少量与SST和SSTA的年际变化呈负相关。根据NOAA提供的珊瑚礁白化监测产品分析,2016年-2019年研究区域发生不同程度的白化,珊瑚礁白化引起外礁坪、礁坑发育带和珊瑚砂等地貌面积的增加,导致礁脊、生物稀疏带和点礁等地貌面积减少。(4)厄尔尼诺和台风对珊瑚礁地貌变化的影响。厄尔尼诺和台风通过作用于SST和Chl-a间接影响珊瑚礁地貌的变化。例如,2015.12-2016.05期间,受厄尔尼诺影响,研究区域SST上升,造成珊瑚礁发生白化,使得外礁坪、礁坑发育带和珊瑚砂等地貌面积的增加,导致礁脊、生物稀疏带和点礁面积减少;2017年间发生的4次台风,使得2017年年均SST有所降低而Chl-a浓度明显上升,其中Chl-a浓度与礁前、外礁坪、生物密集带、礁坑发育带和珊瑚砂面积增量呈正相关。

关键词：珊瑚礁地貌 Sentinel-2影像水环境参数珊瑚礁白化厄尔尼诺台风

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郑和环礁珊瑚礁地貌及其对海面变化的响应

郑和环礁珊瑚礁地貌及其对海面变化的响应

作者：胡心迪南京大学

学位级别：硕士

珊瑚礁支持了对全球气候变化响应最敏感的生态系统之一,其地貌演化是海面变化记录的重要载体。研究珊瑚礁的地貌形态与演变,能够揭示过去的海面变化,加深对地球构造运动与海洋动力及珊瑚礁生物作用过程的理解,还能为当前南海珊瑚礁的岛... 详细信息

珊瑚礁支持了对全球气候变化响应最敏感的生态系统之一,其地貌演化是海面变化记录的重要载体。研究珊瑚礁的地貌形态与演变,能够揭示过去的海面变化,加深对地球构造运动与海洋动力及珊瑚礁生物作用过程的理解,还能为当前南海珊瑚礁的岛礁建设提供理论基础。目前,无论是对珊瑚礁现代地貌还是埋藏古地貌的研究都以定性为主,定量研究相对匮乏,有关珊瑚礁地貌演化对海面变化响应的研究,大多系概念性认识,缺乏典型的实例与准确的时间标尺。南沙群岛北部,发育了一系列NE-SW向雁形式排列的椭圆形环礁,是研究珊瑚礁地貌形态及其对海面变化响应的理想地区。本文选取其中面积最大的郑和环礁为研究对象,基于2017年8～9月采集的浅层地震剖面数据,并进一步收集遥感影像,对郑和环礁现代和埋藏古地貌进行定量分析,探究末次冰期以来几个重要时段内其地貌对海面变化的响应。郑和环礁整体形状率为0.253,紧凑度为0.66,礁盘形态规则,大致呈椭圆形;延伸率较高,约为2.75,西侧礁盘宽大,东侧狭窄;礁坪发育指数为0.3,正处于环礁发育的早期阶段,为半开放型-准封闭型环礁,远未台礁化。郑和环礁自SE至NW发育了完整的向海坡、外礁坪、内礁坪、潟湖坡与潟湖盆等水下地貌单元带。其中,SE侧向海坡坡折线水深约30～35 m,上坡带坡度为19.29°,宽约50 m;礁坪水深范围为10～25 m,SE侧礁坪宽约890 m;SE侧潟湖坡礁原坡坡度为15°,宽约60 m,无点礁发育,坡折线水深约40～45m,沙坡坡度和缓,有点礁发育,宽约90 m;潟湖盆东南部至西北部水深逐渐变深,水深范围为50～80 m。郑和环礁的礁体结构遵循“上截锥型”理论。郑和环礁礁坪与潟湖基底内的侵蚀面和多种典型地震相揭示了一系列特征埋藏古地貌。埋藏点礁广泛分布于潟湖基底内,顶部相对水深约为65 m,底部约为75 m,顶部埋深约15 m;受限潟湖相和开放潟湖相埋藏于潟湖基底内,前者相对水深约70～75 m,上部埋深约10～15 m,后者相对水深约65～70 m,上部埋深约5～10 m;浪蚀阶地发育于礁前向海坡,宽度约为200 m,高约10 m,水深约为50～60 m和80～90 m;侵蚀面A发育于潟湖基底内,相对水深约为70～80 m,侵蚀面B发育于礁坪基底内,相对水深约30～40 m。基于对现代和埋藏古地貌的定量研究,结合前人所建立的晚更新世以来南沙海区的海面变化理论曲线,进一步分析表明:末次冰期盛冰期,海面下降,郑和环礁原生礁体暴露为岛,礁缘坡在原生礁体的基础上向海侧发育了沉积建造,原生礁死亡的原因为海面快速下降导致的礁体出露;冰后期以来,海面快速上升,郑和环礁经历了四次主要地貌演化阶段,每一次的沉积旋回事件都有与之伴生的沉积体发育,四个礁体沉积阶段的方向均为向陆侧,礁体死亡的原因为海面快速上升导致的礁体沉没。郑和环礁现代珊瑚礁开始发育于全新世早期。

关键词：珊瑚礁地貌地震相侵蚀面海面变化珊瑚礁演化模式

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试论中国珊瑚礁地貌类型

热带地貌 1980年 1-16页

作者：曾昭璇华南师院地理系

一、前言我国现代浅水造礁珊瑚多属石珊瑚目(Madroporaria)各科、属。由于造礁珊瑚群体巨大,又多具有石灰质骨髂,在海岸浅水区形成坚固的巨大礁块,被称为珊瑚礁。按我国南海各地渔民标准,大致在0.8米厚的块体即可称为"珊瑚礁"、礁块厚... 详细信息

一、前言我国现代浅水造礁珊瑚多属石珊瑚目(Madroporaria)各科、属。由于造礁珊瑚群体巨大,又多具有石灰质骨髂,在海岸浅水区形成坚固的巨大礁块,被称为珊瑚礁。按我国南海各地渔民标准,大致在0.8米厚的块体即可称为"珊瑚礁"、礁块厚度不到0.8米的薄层礁块,常露出沙滩,故被称为"珊瑚滩"。珊瑚滩上同样生长各种形态的造礁珊瑚,如呈鹿角状的鹿角珊瑚(Acropora sp.)、菌状的石芝

关键词：珊瑚礁地貌

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海南岛鹿回头一带珊瑚礁地貌研究

热带地貌 1981年第1期 22-37页

作者：丘世钧华南师院地理系

前言海南岛崖县三亚与榆林港之间的鹿回头位于北纬18°16′,东经109°3′,地处海南岛最南端,属热带海洋季风气候区,是海南岛南岸珊瑚礁发育较好的地区。鹿回头一带珊瑚礁集中分布在大、小东海二侧及三亚湾东岸(图一)。前人对本区的珊

关键词：微地貌三亚湾高潮面海滩岩低潮面珊瑚礁地貌鹿回头海南岛

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环礁典型地貌单元形态重构与分类方法研究

测绘学报 2022年第3期51卷 472-472页

作者：王琦山东建筑大学测绘与地理信息学院山东济南250101

全球环境变化和人类活动的强烈扰动使珊瑚礁生态系统正面临着可持续发展的巨大压力。目前,利用以光学遥感为主的被动遥感技术对远海珊瑚礁地貌进行监测是研究珊瑚礁生态系统变化的主要技术手段。由于大气和海水对辐射信息的衰减作用,被... 详细信息

全球环境变化和人类活动的强烈扰动使珊瑚礁生态系统正面临着可持续发展的巨大压力。目前,利用以光学遥感为主的被动遥感技术对远海珊瑚礁地貌进行监测是研究珊瑚礁生态系统变化的主要技术手段。由于大气和海水对辐射信息的衰减作用,被动遥感技术还不足以记录水下复杂的珊瑚礁地貌信息。机载激光雷达、船载声学遥感等主动遥感技术的发展则为水下珊瑚礁大范围高精度地貌信息的获取提供了重要支持。

关键词：珊瑚礁地貌机载激光雷达环礁被动遥感全球环境变化形态重构光学遥感地貌单元

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促进我国河口海岸地貌学的研究

热带地貌 1991年第S1期 32-41页

作者：赵焕庭中国科学院南海海洋研究所

曾教授是我的地貌学启蒙导师,而且长期来真心实意关心和支持我的科研工作.欣逢曾教授七十寿辰之际,爰作斯篇,庆祝曾教授对我国河口海岸地貌学科发展的贡献,表示继续学习他的高尚品德和求索精神,继续接受其学术思想的滋润。一、对河口海... 详细信息

曾教授是我的地貌学启蒙导师,而且长期来真心实意关心和支持我的科研工作.欣逢曾教授七十寿辰之际,爰作斯篇,庆祝曾教授对我国河口海岸地貌学科发展的贡献,表示继续学习他的高尚品德和求索精神,继续接受其学术思想的滋润。一、对河口海岸地貌理论的建树(一)为华南三角洲研究奠基本世纪以来,地质学、地理学和水文水利工程界对珠江有无三角洲的问题分岐很大.1915年,瑞典水利专家 *** 一行在羚羊峡口广利围发现埋藏的蚝壳,解释海水曾浸到羚羊峡附近.今广州至澳门一带平原,原是海湾,后来西江、北江和东江泥沙堆

关键词：珠江三角洲地貌学海岸地貌珊瑚礁地貌

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浅谈苏丹珊瑚礁地质条件下的海港规划与设计

中国水运（下半月） 2012年第6期12卷 18-20页

作者：王继成叶剑中交第四航务工程勘察设计院有限公司广东广州510230

介绍苏丹海港建设中的珊瑚礁工程地质特性,并结合其典型珊瑚礁地貌及地质条件简述珊瑚礁地质条件下的海港工程规划与设计。

关键词：珊瑚礁地质珊瑚礁地貌港口规划与设计

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学者、教育学家、著述家——记地貌学家曾昭璇教授

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热带地貌 1988年第1期 95-99页

作者：李澍泖华侨大学外语系

值本刊主编曾昭璇教授从事地貌学工作45年之际,特地发表华侨大学李澍泖先生写的文章《学者·教育学家·著述家》,从中我们可以看到一个地理界老前辈是如何献身于他所从事的祖国教育事业的.

关键词：地貌学教育学家珊瑚礁地貌地理系野外考察吴尚时曾昭璇

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东沙群岛地貌与自然生态特色

热带地貌 2022年第2期 1-5页

作者：华录华南师范大学地理科学学院广州516031

东沙群岛自古以来都是中国领土的一部分。包括东沙岛及其连接成圈的东沙环礁、南卫滩和北卫滩。整个群岛都是以珊瑚为主的生物碎屑堆积而成,所以这个群岛的地貌和自然生态都具有鲜明的特色。东沙群岛是由珊瑚碎屑为主堆积而成,因此,其... 详细信息

东沙群岛自古以来都是中国领土的一部分。包括东沙岛及其连接成圈的东沙环礁、南卫滩和北卫滩。整个群岛都是以珊瑚为主的生物碎屑堆积而成,所以这个群岛的地貌和自然生态都具有鲜明的特色。东沙群岛是由珊瑚碎屑为主堆积而成,因此,其中呈现出典型的珊瑚生物地貌。如,珊瑚礁、环礁、珊瑚礁潟湖、珊瑚暗滩、崩崖、裙礁等。东沙群岛的生态特色主要有:陆地上生物稀少,海洋中生物繁多;有完整的海洋生态系统;海洋中生长出茂盛的海草;有生态环境特别的泥滩生物。

关键词：珊瑚礁地貌海洋生态系统海草

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