南京信息工程大学海洋科学学院王胜强教授课题组在海洋牧场水色要素遥感方面取得新进展！

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最近，南京信息工程大学海洋科学学院水色遥感团队在海洋牧场水色要素遥感研究方面取得新进展，相关成果以《Correcting aquaculture facility-induced spectral distortions for improved satellite water quality retrieval in marine ranching areas》为题，发表于国际遥感领域权威期刊《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》。论文第一作者为该院王胜强教授，第二作者为该院2022级硕士研究生孟家羽，通讯作者为该院孙德勇教授。合作者包括齐鲁空天信息研究院张新研究员和李子申研究员、浙江海洋大学水产学院张秀梅教授，以及国家卫星海洋应用中心郎姝燕副研究员和贾永君研究员。

海洋牧场是现代海洋渔业可持续发展的重要模式，但养殖设施（如浮标、网箱等）会在卫星观测中产生强烈反射（图1b），导致遥感反射率偏高，进而影响叶绿素浓度、透明度等关键水质参数的反演精度。针对这一尚未解决的难题，本研究以嵊泗枸杞岛贻贝养殖区为例，系统分析了养殖浮标对Landsat 8 OLI卫星遥感反射率的干扰特征。结果表明，受养殖设施影响区域的遥感反射率在可见光至短波红外波段均出现明显畸变，其中短波红外波段最为显著。基于此，研究团队提出了基于“养殖设施影响因子”的像元级动态校正方法，并利用现场实测光谱数据进行了验证。结果显示，该方法可显著降低卫星遥感反射率误差：在443 nm、561 nm和1609 nm等关键波段，平均绝对百分比误差由17.6%、14.8%、180.6%分别降至9.5%、9.2%、20.4%，有效改善了受养殖设施干扰区域的水色信号质量。在此基础上，团队结合四个季节的现场航次调查数据，建立了区域化的水体透明度反演模型，并利用校正后的卫星遥感反射率数据成功反演了水体透明度。对比结果显示，基于校正后数据的透明度反演精度得到了有效提升，与实测值的一致性明显增强。

图1. 研究区航次调查站点位置(a)；现场拍摄的贻贝养殖区照片，红色长方形标注为白色养殖浮标(b)。斜线区域表示贻贝养殖区。

图2. 贻贝养殖区内部海域（受养殖设施干扰）与养殖区外部海域（未受干扰）在四个季节的平均卫星遥感反射率光谱（a-d），以及相应时段养殖区内外像元的2201nm波段遥感反射率（Rrs(2201)）直方图(e–h)

图 3. 基于校正后Landsat 8 OLI遥感反射率数据获得的贻贝养殖区四个季节水体透明度空间分布：(a) 2021年11月（秋季），(b) 2022年1月（冬季），(c) 2022年3月（春季），(d) 2022年8月（夏季）。(e) 为对应时期贻贝养殖区内外水体透明度的统计比较。

本研究为学院和国内多家兄弟科研院所通过深度合作取得的成果。该研究不仅为解决海洋牧场养殖设施引起的遥感误差提供了有效技术方案，有助于提升养殖区生态环境评估与管理的科学化水平。未来，该方法有望进一步推广至不同类型的养殖设施及多源卫星传感器，为海洋牧场生态健康监测与可持续发展提供重要保障。该研究得到了国家重点研发计划（项目编号：2021YFB3901304）及国家自然科学基金（项目编号：42176181、42476173和42176179）的资助。

作者简介

作者简介：王胜强，男，中共党员，教授，博士生导师。2014年获日本名古屋大学博士学位。主要从事海洋光学、水色遥感、海洋生态环境监测方面的教学与科研工作。现为《海洋学报》和《海洋学报（英文版）》青年编委、中国海洋学会人工智能海洋学专业委员会委员、江苏省海洋学会会员。近年来，主持开展了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等多项科研项目。以第一作者和通讯作者在IEEE TGRS、JAG、JGR等国际主流期刊上发表SCI论文20多篇，在遥感学报、光学学报等国内期刊上发表论文15篇，授权国家发明专利14项，获中国遥感优秀成果奖一等奖、江苏省海洋学会科学技术一等奖、上海海洋科学技术二等奖等奖励。

• 信息来源：南京信息工程大学海洋科学学院。

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