编辑推荐｜阳澄湖大闸蟹生长环境30年变迁

原创计璐艳遥感学报 2021-09-20

遥感人的成长家园

官网

图片来源于网络

秋风起，蟹脚痒，又到一年吃蟹时。影响大闸蟹品质高低的一个主要的因素就是生长环境。在引起湖泊水质恶化的因素中，大面积、高密度、无秩序的围网养殖是重要因素之一，为了研究围网养殖对水质的影响，同时也为后续湖泊治理提供科学数据，需要对围网面积和分布进行评估。准确提取湖泊围网区域的时空分布信息对湖泊的保护和可持续发展具有重要意义。

《遥感学报》2019年第4期发表中国科学院空天信息创新研究院计璐艳博士的研究论文“Landsat长时间序列的阳澄湖湖面围网时空变化”揭示阳澄湖围网养殖风风雨雨的三十年。

引用格式

计璐艳,尹丹艳,宫鹏.2019. Landsat长时间序列的阳澄湖湖面围网时空变化.遥感学报, 23(4): 717-729

DOI: 10.11834/jrs.20197439

研究思路

利用Landsat长时间序列进行围网提取的主要思路：

（1）对每景影像进行阳澄湖水面提取；同时对阳澄湖区域计算植被指数，并利用植被指数结果计算纹理特征。

（2）接着利用一年中所有的植被指数-纹理特征序列估计进行该年围网提取。

（3）最后依照时间一致性原则对所有年份的围网结果进行时间维上的滤波。

实验方法

采用了1984—2017年阳澄湖地区所有Landsat 5 Thematic Mapper（TM）和Landsat 8 Operational Land Imager（OLI）影像（共计396景，Landsat 5 ：308景，Landsat 8：88景），利用光谱和纹理特征进行围网提取；同时将一年中所有影像均参与到该年围网提取中，以减少云覆盖、生长季影响；最后，从时间一致性角度出发，对围网年提取结果进行时间序列处理，降低年际间因影像获取数目、时间不一致导致的误差。

图1 阳澄湖内围网水体纹理与光谱特征对比示意图

重要数据结果

一、1984—2017年阳澄湖围网面积年变化

1984—2017年阳澄湖围网面积年变化主要经历了五个阶段：

（1） “无围网期”，1984—1994年，围网面积小于7 平方公里；

（2） “快速增长期”，1994—1998年，围网面积快速增长，在1998年基本达到顶峰；

（3）“巅峰期”，1999—2002 年，围网面积平稳，维持在巅峰水平；

（4）“快速下降期”，2003—2006 年，围网面积快速下降；

（5）“稳定期”，2007—2017年，围网面积基本保持稳定，在30 平方公里左右。

图2 1984年2017年阳澄湖围网面积时间曲线

二、1984到2017年阳澄湖围网空间分布图

图3给出了阳澄湖围网变化空间分布情况，其中图3（a）给出了“巅峰期”、“快速下降期”和“稳定期”中3个年份的围网分布情况，可以发现，在巅峰期，阳澄湖几乎全湖围网；到2006年，西湖围网大部分已拆除；到2017年，西湖已无围网，中湖和东湖围网进一步缩小。从1984-2017年围网覆盖年数分布图可以看到（图3（b）），中湖和东湖围网活动远高于西湖。

（a）2001、2006和2017年围网分布图

（b）1984—2017年的围网年数分布图

图3 阳澄湖围网变化空间分布图

三、围网区植被变化

通常情况下，纯水体的归一化差异植被指数（NDVI）为负，植被的NDVI大于零，且NDVI越高表示围网区的浮水植物越多。结合阳澄湖围网面积变化，从图4可以看到，相比于围网面积“巅峰期”，“快速下降期”和“平稳期”一年中NDVI大于0的次数大大增加，尤其是在“平稳期”，这种变化实际体现了当地养蟹方式的转变，即在2002年之后在围网区加大了浮水植物的种植，表明此后当地蟹农逐渐开始科学养蟹，通过种植浮水植物来加强大闸蟹品质；但另一方面，这也表明2002年左右阳澄湖天然水草可能已经不能满足养殖需求或者已经消耗殆尽，从而迫使蟹农不得不人工养殖水草。

图4 1984—2017年阳澄湖围网区NDVI分布情况

四、围网面积与水质的关系

图5给出了阳澄湖围网面积与水质的分布图，在80年代阳澄湖无围网养殖现象时，阳澄湖水质状况可以达到II类，但是随着1994年围网规模的扩大，水质立马下降到III类，虽然在2002年围网逐步拆除，但是水质并没有立即出现响应，依然徘徊在III~IV类，表明湖泊水质恶化可以发生在短短的10年之内，但想要恢复到最初的水平，所需的时间则会远超10年。

图5 1984—2017年阳澄湖围网面积与水质

研究结论

利用Landsat长时间序列对阳澄湖进行围网区提取，并根据实验结果讨论了阳澄湖围网养殖方式的变化及围网养殖对水质的影响，发现：

(1)收集足够多的有效影像数量是围网提取精度的保证；

(2) 阳澄湖34年围网面积变化十分明显；

(3) 2002年之后围网区开始人工养殖水草来保证大闸蟹的品质。

(4) 湖泊水质恢复时间远大于恶化时间。

随着人工养殖的兴起，在利益的驱动下，阳澄湖围网养殖经历了长期盲目、无序、不规范发展，围网面积疯狂扩张，导致大闸蟹规格偏小，品质下降，由原来的“青背、白肚、金爪、黄毛”清水大闸蟹变为“乌背、黑肚、褐爪、灰毛” 劣质蟹。想要吃到小时候大闸蟹的味道，应该坚持可持续发展道路，在不破坏湖泊水质的基础上发展湖泊经济。

作者简介

计璐艳博士

中国科学院空天信息创新研究院助理研究员，研究方向为全球动态水体制图，高光谱图像端元提取、目标探测及波段选择。

E-mail:jily@mail.ustc.edu.cn

好文速递

好文推荐｜全球叶面积遥感产品在碳循环模拟中的不确定性

好文推荐丨星/机载考古与文化遗产遥感应用研究：世纪评论（1907-2017）

编辑推荐丨遥感数据融合研究进展与文献定量分析(1992-2018)

编辑推荐丨湿地信息提取的6种方案评测

遥感资讯

专家报告｜山地定量遥感研究及应用

专家报告| 基于深度自步学习的全极化SAR图像分类