海湾水质环境及海水养殖影响 - 海水养殖与环境影响

研究背景及意义

近海海湾受到较强人类活动影响，且本身水体交换能力较弱，营养性污染物进入海湾之后容易在湾内堆积，威胁海湾内的生态环境安全。为了构建绿色生态的环境，实现人与自然和谐发展，必须对海湾展开对应的保护、治理、修复等工作，其中对海湾水体的监测是长期跟踪、定义现状、制定相应决策的必要环节。
基于具有高空间覆盖、长时序可回溯等优势的遥感技术，构建海湾水质环境及海水养殖影响监测专题。利用机器学习算法建立海湾无机氮和活性磷酸盐浓度反演模型，并进行精度验证后，将模型应用于海湾遥感资料，得到海湾营养盐空间分布特征和长时序变化情况。在此基础上重点关注海湾内的海水养殖区域，动态监测养殖数量和养殖海域水质变化，探讨海水养殖给对海湾内水质的影响。

图1 深圳湾无机氮反演结果
图2 深圳湾活性磷酸盐浓度反演结果

成果介绍

海湾水质参数数据集包括无机氮浓度(DIN)、活性磷酸盐(PO4_P)，单位为毫克/升（mg/L）。该数据集具有10 m×10 m的高空间分辨率，时间分辨率为16天，覆盖1988年11月至2020年2月的深圳湾。与无机氮和活性磷酸盐的实测数据进行的验证表明，DIN产品的总体均方根误差为0.45 mg/L。PO4_P产品的总体均方根误差为0.057 mg/L。
该数据集使用Landsat 5 -TM 以及Landsat 8 -OLI遥感反射比数据作为输入。利用实验室研究得出的经验关系，通过敏感波段构建了单波段/多波段等指标，并利用BP神经网络，支持向量机的算法，构建反演无机氮和活性磷酸盐的模型，生产了1988-2020年期间深圳湾无机氮与活性磷酸盐浓度产品。这项工作为进一步研究海湾营养盐浓度的变化及人为活动对海湾生态效应的影响奠定了基础。

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