近日，中国科学院南海海洋研究所研究员唐世林团队同合作者在国家自然科学基金等项目的资助下，在岛礁浅水地形时序变化监测研究方面取得进展。相关成果发表于《地理科学与遥感》《国际应用地球观测和地理信息杂志》。
地震、火山爆发、波浪侵蚀和人类活动等因素均可引起岛礁浅水地形发生变化。开展浅水地形时序变化监测可以为珊瑚礁的生物多样性保护和生态平衡维护提供重要的基础地理信息。Landsat系列具有近40年的观测历史和30米的空间分辨率，在长时序浅水地形变化监测中具有巨大潜力。然而，由于不同代的Landsat传感器在波段设置和信噪比特性上存在差异，影响水深遥感反演结果的时序一致性，这为实现长达40年的光学浅水地形时序变化监测目标带来了重大挑战。
研究团队针对Landsat系列数据存在波段设置差异的问题，基于西沙岛礁等地的光学浅水现场光谱数据开展分析，发现可以通过光谱重构技术从TM和ETM+的蓝光波段推算出一个虚拟的近岸波段（～445纳米），从而实现Landsat-5/7/8/9可见光波段设置的统一。基于这个新的发现，研究团队建立了VOBA（Virtual coastal band-driven Optimization-based Bathymetric Approach）模型。实测光谱数据、模拟光谱数据和卫星遥感影像数据的验证结果表明，增加虚拟波段的TM和ETM+能够显著提升6米以深的水深反演值精度。
在构建VOBA模型的基础上，研究团队进一步以我国南海东沙岛和七连屿等岛礁为例，定量评估水深优化反演模型从Landsat系列数据中所反演的水深值的一致性。结果表明，Landsat系列在礁坪和浅水潟湖（水深浅于10米）中的水深值表现出高度的一致性。然而，由于TM/ETM+的信噪比OLI/OLI2低，对于深水潟湖和礁前斜坡（水深超过10米且底质为低反射率的海草珊瑚等），OLI/OLI2与TM/ETM+所反演的水深值存在显著差异，而且OLI/OLI2所反演出的水深值的精度优于TM/ETM+。
研究团队将Landsat系列数据用于监测我国南沙南威岛的地形时序变化。时序结果表明，南威岛新港口的深度已从～2米增加到～10米，东北方向的新陆地原来属于～7.5米深的水域。截至目前，南威岛的新港口已被挖掘～584252.74±228884.43m3的沉积物，并有～1010657.21±897737.97m3水域被填海造地（此值不包括露出水面的沉积物体积）。
据介绍，经过以上研究，唐世林团队具备了遥感监测南海及类似区域的岛礁0～10米光学浅水地形40年长时序变化的能力。
相关论文信息：https://doi.org/10.1080/15481603.2025.2506191
https://doi.org/10.1016/j.jag.2025.104721
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