【中科院之聲】基于全自動方法的10米分辨率中國濱海灘涂分布圖繪制成功
濱海灘涂是海陸交界的生態過渡帶，包括潮間帶泥灘、沙灘和海岸等無植被區域。濱海灘涂在調節區域生態平衡、改善環境質量及維持濱海地區生態安全等方面發揮重要作用。濱海灘涂受到陸地和海洋環境的雙重影響和制約，是最為脆弱的濕地生態系統類型之一。由于沿海經濟的快速發展，中國濱海灘涂被大面積開墾利用，灘涂資源亟待科學的管理和保護。高精度的中國濱海灘涂地圖是制定及實施海岸保護策略的重要依據，可以服務于聯合國可持續發展目標的評估。
灘涂上趕海（攝影：馮爾輝）
灘涂魚（攝影：馮爾輝）
近期，中國科學院東北地理與農業生態研究所王宗明團隊研發了一種快速、高精度、穩健、全自動的濱海灘涂提取方法（MSIC-OA），并基于這種方法從密集時間序列哨兵2號衛星影像中提取濱海灘涂，繪制了10米分辨率中國濱海灘涂專題地圖。
濱海灘涂受到潮汐的周期性淹沒，只在最低潮時期短暫全部裸露。利用衛星遙感技術進行灘涂制圖的最大困難來自于衛星過境時期的潮位不確定性。特別是大尺度遙感制圖研究中，應用傳統的潮汐表查詢方法，非常耗費時間和人力。同時，濱海地區云雨天氣較多，傳統數據源，如Landsat衛星，重訪周期8～16天，很難保證一年內獲取到最低潮的影像。
影像最大值合成法可以獲取到所有影像像素中的最高潮和最低潮信息，并合成最高潮和最低潮影像；OTSU圖像自適應閾值分割法可以自動地對水和非水、植被和非植被進行分類。哨兵2號衛星雙星系統重訪周期2-5天，搭載的多光譜傳感器可覆蓋13個波段，最高分辨率10米。GEE提供包含哨兵2號數據集在內的海量遙感大數據的云計算服務。因此，集成上述算法、數據和平臺的優勢開發的制圖方法具有快速、穩健、精確和全自動的優點。
研究人員以2019年1月1日到2020年6月30日的28367景哨兵2號密集時序影像為數據源，應用研發的自動分類方法，繪制截止目前為止最新、空間分辨率（10m）最高的中國濱海灘涂專題圖，命名為China_Tidal Flats（CTF）。應用實地調查樣點和亞米級高分遙感數據，對CTF進行精度驗證，總體分類精度可達95%；繪制的灘涂斑塊與低潮亞米級高分遙感數據的一致性極高。結果顯示，2020年中國濱海灘涂總面積為 858,784 公頃，其中江蘇省濱海灘涂資源最為豐富。
該研究的方法和理論不僅適用于灘涂的自動、精準遙感研究，對于其它涉水生態系統也有重要的借鑒價值。該研究得到中國科學院戰略性先導科技專項（A類）（XDA19040500）、中科院青年創新促進會人才項目等共同資助，研究成果以Rapid, robust, and automated mapping of tidal flats in China using time series Sentinel-2 images and Google Earth Engine為題，發表在期刊 Remote Sensing of Environment上。
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