近日，中國科學院南海海洋研究所研究員唐世林團隊同合作者在國家自然科學基金等項目的資助下，在島礁淺水地形時序變化監測研究方面取得進展。相關成果發表于《地理科學與遙感》《國際應用地球觀測和地理信息雜志》。
地震、火山爆發、波浪侵蝕和人類活動等因素均可引起島礁淺水地形發生變化。開展淺水地形時序變化監測可以為珊瑚礁的生物多樣性保護和生態平衡維護提供重要的基礎地理信息。Landsat系列具有近40年的觀測歷史和30米的空間分辨率，在長時序淺水地形變化監測中具有巨大潛力。然而，由于不同代的Landsat傳感器在波段設置和信噪比特性上存在差異，影響水深遙感反演結果的時序一致性，這為實現長達40年的光學淺水地形時序變化監測目標帶來了重大挑戰。
研究團隊針對Landsat系列數據存在波段設置差異的問題，基于西沙島礁等地的光學淺水現場光譜數據開展分析，發現可以通過光譜重構技術從TM和ETM+的藍光波段推算出一個虛擬的近岸波段（～445納米），從而實現Landsat-5/7/8/9可見光波段設置的統一。基于這個新的發現，研究團隊建立了VOBA（Virtual coastal band-driven Optimization-based Bathymetric Approach）模型。實測光譜數據、模擬光譜數據和衛星遙感影像數據的驗證結果表明，增加虛擬波段的TM和ETM+能夠顯著提升6米以深的水深反演值精度。
在構建VOBA模型的基礎上，研究團隊進一步以我國南海東沙島和七連嶼等島礁為例，定量評估水深優化反演模型從Landsat系列數據中所反演的水深值的一致性。結果表明，Landsat系列在礁坪和淺水潟湖（水深淺于10米）中的水深值表現出高度的一致性。然而，由于TM/ETM+的信噪比OLI/OLI2低，對于深水潟湖和礁前斜坡（水深超過10米且底質為低反射率的海草珊瑚等），OLI/OLI2與TM/ETM+所反演的水深值存在顯著差異，而且OLI/OLI2所反演出的水深值的精度優于TM/ETM+。
研究團隊將Landsat系列數據用于監測我國南沙南威島的地形時序變化。時序結果表明，南威島新港口的深度已從～2米增加到～10米，東北方向的新陸地原來屬于～7.5米深的水域。截至目前，南威島的新港口已被挖掘～584252.74±228884.43m3的沉積物，并有～1010657.21±897737.97m3水域被填海造地（此值不包括露出水面的沉積物體積）。
據介紹，經過以上研究，唐世林團隊具備了遙感監測南海及類似區域的島礁0～10米光學淺水地形40年長時序變化的能力。
相關論文信息：https://doi.org/10.1080/15481603.2025.2506191
https://doi.org/10.1016/j.jag.2025.104721
本文鏈接：島礁淺水地形時序變化遙感監測研究獲進展http://www.sq15.cn/show-11-23553-0.html
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