GIS和遥感Phycological应用程序
2.1。运用标本
获取GPS坐标已经成为不言而喻的,如今了手持GPS拟合在任何预算,提供精度要求不小于10 - 15米。设备能够处理公开差分校正信号如广域增强系统(WAAS,覆盖北美),欧洲同步导航重叠服务(EGNOS,覆盖欧洲)和等效系统在日本和印度略贵,但提供1到10米之间的精度。然而,精度几乎总是发现更好的在实践中,特别是在phycological领域研究领域中使用的设备主要是免费的树木和山脉。然而,实地工作者试图日志浅层潜水和潜水使用GPS跟踪应该确保挂载设备清晰的从水里,即使是一个溅波可以阻碍信号接收。精度在1米可以同商业差分GPS系统,虽然这增加的成本和降低流动实地工作者作为一个大型便携电台需要携带,因此限制使用水来更大的船只。然而,日志记录GPS坐标并不能消除文本位置信息的需要,最好使用官方名称或副本的地图,和使用层次化格式从多到少包容实体(cf。基因库位置信息;NCBI, 2008)。这是至关重要的,以便错误检查(见进一步)。几个作者最近独立和明确地指出,缺乏地理坐标与每个最近和未来采样标本再也无法原谅(自然的社论,2008;基德和里奇,2006;科扎et al ., 2008)。此外,需要一个标准化的方法给出了建议和公开沉积空间元信息在所有样本使用伴随每一个出版物,包括面向非空间的研究。 This idea is analogous to most journals requiring gene sequences to be deposited in GenBank, whenever they are mentioned in a publication (Nature Editorial, 2008). For instance, the Barcode of Life project, aiming at the collection and use of short, standardized gene regions in species identifications, already requires specimen coordinates to be deposited for each sequence in its online workbench (Ratnasingham and Hebert, 2007).
将坐标添加到现有集合数据库可以更多的挑战和耗时。在最好的情况下,一个地方描述特定格式的字符串已经提供。在这种情况下,地名表可用于检索地理坐标。然而,许多沿海集合是在偏远地区没有特定的名字,比如遥远的两个城市之间的一系列的小海湾。一直在努力开发软件(例如,物理定位;那些里奥斯和巴特,1997)结合使用地名表和民用GPS数据库处理信息,如城市道路名称和距离。不幸的是,大多数现有的自动化努力是专门为陆地收集数据库,缺乏适当的海上的名字,边界,和功能。
例如,软件允许标本应位于一个特定的距离海岸线。相对小的集合,坐标也可以手动通过识别地标所描述的位置字段或被经验丰富的实地工作者使用谷歌地球,一个免费的GIS可视化工具高的高分辨率卫星覆盖整个地球的(网上http://earth.google.com)。然而,手动添加标本坐标数据库记录并增加坐标中的错误的机会相比,自动检索和添加坐标。
质量控制标本的坐标是至关重要的。GIS与行政边界地图允许覆盖收集数据等专属经济区(EEZ)边界,并比较各自的属性表来检查难以置信的位置。一个常见的错误,例如,包括一个错误的积极或消极的迹象一对坐标,导致位置错误的半球,在陆地上,或在开放海域。此外,当细分建模研究中使用(见2.3节),样本地区应与光栅覆盖环境变量地图,检查如果样品不位于masked-out土地通常由于粗光栅分辨率。
2.2。遥感
在记录全球变化的后果,这是至关重要的反复和自动获得基线主题和变化检测的地图(商业或生态关键)水草。它一直承认,是一种理想的遥感技术来克服许多问题在映射和监控海藻组合(疫苗et al ., 1985)。易访问性seaweed-dominated区域可以是一个问题如果远程位置,和岩石海岸潮间带的勘探很难甚至是危险的。更重要的是,最底栖海洋macroalgal组合是永久淹没,限制他们的探险潜水技术。因此,映射和定期监测广泛延伸非常耗时、耗资源只有当使用原位技术。本节概述不同的遥感方法,没有提供过程信息。有关图像处理的实际信息技术,认为绿色et al。(2000)。
从技术角度来看,航空遥感似乎最适合海藻映射(Theriault et al ., 2006;Gagnon et al ., 2008)。轻型固定翼飞机相对容易部署和传感器安装在一架轻型飞机飞行在低到中度海拔(1000 - 4000)数据集通常会产生非常高的空间和光谱分辨率。例如,紧凑的机载光谱成像仪可以解决特性测量只有0.25 x 0.25 m 288乐队可编程400至1050海里中的可见光和近红外光源(VNIR),根据研究对象的特征。此外,收购海拔较低会导致大气的影响可以忽略不计。然而,轻型飞机一般不配备先进的自动驾驶仪功能和对风和气流敏感。需要相当多的时间和精力从这样一个不稳定的平台获得的几何纠正图像。结合横滚和俯仰高度差异(飞机围绕两个水平轴旋转)所有导致不同的像素尺寸。此外,低空收购导致有限的范围,增加收购时间(因此费用)通过使用多个飞行横断面几何纠正和处理时间和连接不同的场景。或者,一个更高级的(因此更昂贵的)和稳定的飞机可以获得图像覆盖更大的地区,海拔越高,但这是在空间分辨率和大气影响的成本。
总的来说,大气和气候条件发挥重要作用在空中海藻研究中,飞机及机载和地勤人员必须在整个备用期间资助地区的不稳定的天气条件下(非常典型的沿海地区),作为收购的天气条件在准确的时间不能提前预测足够长的时间在规划阶段的活动。
相比之下,卫星是更稳定的平台,可以覆盖更大的区域在一个场景每日两周一次的,这些理想监控资源(表1和2)。然而,卫星研究海藻组合因缺乏空间分辨率,直到1990年代末。通常,海藻组合非常异构由于岩石基质的形态,表现为许多不同的光照,温度波动,波,食草动物,营养物质在一个小区域。这些差异导致许多小气候raybet雷竞技最新和利基市场,创造完美组合在数米的规模不到一米,虽然没有卫星传感器特性解决不到15米直到2000年。从那一年起,高分辨率传感器研发和商业化(表1),允许详细的潮下的海藻映射和量化研究清楚沿海水域(例如,Andrefouet et al ., 2004)。
更先进的传感器的可用性在二十一世纪,之间的一种权衡空间和光谱分辨率明显(图2),海藻研究非常重要的问题。权衡局势演变,因为计算机的处理能力和数据存储容量限制的传感器发展——通常5年前推出另一个5年的操作。这是一个长时间的摩尔定律(Moore, 1965),描述计算机处理能力增加一倍的速度。这些历史局限性决定一个选择之间的高空间分辨率和高光谱分辨率电流传感器,而不是两个,而海藻研究可能受益。而主要macroalgal类(红色、绿色、棕色海藻)理论上幽灵似地互相分离以及珊瑚和海草在三个乐队,这不是在一个通用的层面上。此外,信息从海藻在低于5 - 10米深度只能从蓝色和绿色检索乐队由于衰减红色和近红外光谱的水柱。因此,一些蓝色和绿色乐队可以增加主题分辨率和由此产生的分类精度,这是特定值的浑浊的水,许多沿海延伸的特点。相比之下,没有蓝乐队组合只有一个绿带(见几个传感器在表1和2)防止光谱o
传感器 |
平台 |
场景(公里) |
空间Res。 |
光谱Char。 |
临时,Res。 |
可用性 |
成本 |
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ETM + |
陆地卫星7号拍摄 |
183年x170 |
30米(60 m行动, |
0.45 - -12.5吉姆,7乐队+ 1锅 |
16天 |
1999 -… |
免费的 |
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15米锅) |
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ASTER |
泰拉 |
60 x60 |
15米(30 m短波红外成像, |
0.52 - -11.65吉姆,14乐队 |
16天 |
2000 -… |
美元 |
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90行动) |
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- - - - - - |
IKONOS |
11.3 x 11.3 |
4 m(0.8盘) |
0.45 - -0.9吉姆,4 + 1锅 |
3 - 5天 |
2000 -… |
$ $ $ |
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off-nadir |
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阿里 |
eo - 1 |
37 x37 |
30米(10米锅) |
0.433 - -2.35吉姆,9 + 1锅 |
2000 -… |
$ $ |
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亥伯龙神 |
eo - 1 |
7.5 x 100 |
30米 |
0.4 - -2.5吉姆,220乐队 |
2000 -… |
$ $ |
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- - - - - - |
Quickbird |
16.5 x 16.5 |
2.4米(0.6米锅) |
0.45 - -0.9吉姆,4 + 1锅 |
1 - 3.5天 |
2001 -… |
$ $ $ |
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off-nadir |
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克里斯 |
PROBA |
14 x 14 |
18米(36米) |
0.40 - -1.05吉姆,18乐队(63 |
7天 |
2001 -… |
免费的 |
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乐队),可编程 |
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HRG |
点5 |
60 x60 |
10米(2.5盘) |
0.5 - -1.75吉姆,4 + 1锅 |
1 - 3天 |
2002 -… |
$ $ |
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丽丝3 - 4 |
源Sat-1 IRS-P6(重新) |
23.9 x23.9 |
5.8米(23.5短波红外成像) |
0.52 - -1.7,4乐队 |
5天 |
2003 -… |
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- - - - - - |
FORMOSAT-2 |
24 x24 |
8米(2米锅) |
0.45 - -0.9吉姆,4 + 1锅 |
1天 |
2004 -… |
$ $ $ |
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- - - - - - |
KOMPSAT-2 (= Arirang-2) |
15 x 15 |
4米(1米锅) |
0.45 - -0.9吉姆,4 + 1锅 |
3天off-nadir |
2006 -… |
$ $ $ |
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AVNIR-2 |
树脂黄 |
70年x70 |
10米(2.5盘) |
0.42 - -0.89,4乐队+ 1锅 |
2天 |
2006 -… |
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- - - - - - |
世界视野 |
17.6 x17.6 |
0.5锅 |
1盘 |
1.7 - -5.4天 |
2007 -… |
$ $ $ |
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- - - - - - |
WorldView-2 |
16.4 x16.4 |
1.84米(0.46米锅) |
8 + 1锅 |
1.1 - -3.7天 |
2009 -… |
$ $ $ |
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- - - - - - |
PLEIADES-HR1-2 |
20 x20 |
2.8米(0.6米锅) |
0.43 - -0.95吉姆,4 + 1锅 |
1天off-nadir |
1:2009 -… |
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使用HR1-2 |
2:2010 -… |
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奥利 |
LDCM |
185 x 185吗? |
30米(15米锅) |
0.43 - -2.3吉姆,8 + 1锅 |
16天? |
2011 - 2021 |
表2。当前和未来的太空远程传感器恰当的海藻映射和监测:操作和质量评价。 传感器 平台 讲话 ETM + ASTER 亥伯龙神 克里斯HRG丽丝3 - 4 AVNIR-2 陆地卫星7号拍摄地球 IKONOS EO1 EO1 Quickbird PROBA点5 IRS-P6 (resourcesat - 1) FORMOSAT-2 KOMPSAT-2 (= Arirang-2)树脂黄 全球视界2号PLEIADES-HR1-2带来世界视野LDCM 最高品质的地球观测数据:校准在5%以内;场景的缺陷以25%的差距自2003年以来失败 缺少蓝色带限制使用潮间带和浮出水面/浮动海藻;VNIR交叉跟踪24°off-nadir和NIR向后能力寻找立体3 d成像 交叉跟踪60°和沿径off-nadir立体3 d成像的能力 阿里是一个技术验证工具。eo - 1遵循相同的轨道陆地卫星7号拍摄了大约1分钟的受益于陆地卫星7号拍摄高质量的校准。eo - 1航迹off-nadir功能交叉,沿径30°off-nadir立体3 d成像的能力 技术验证仪器;沿着轨道55°±off-nadir立体3 d成像能力缺乏的蓝色带限制使用潮间带和浮出水面/浮动海藻 缺乏蓝色乐队cf。现货5;26°off-nadir立体3 d成像的能力 十字架和沿径45°off-nadir立体3 d成像的能力 航迹30°off-nadir能力 44°off-nadir能力;全色立体3 d 成像 航迹45°off-nadir能力;多光谱信息的缺乏限制了使用纹理分析WV-1接班人;航迹40°off-nadir能力 计划的继任者现货系列;能够指导30°偏远的和查看43°off-nadir陆地卫星系列计划的继任者歧视完全淹没海藻,在早期的遥感研究海藻的潮间带范围(Guillaumont et al ., 1993)。除了潮间带,近红外光谱波段是有用的(结合红色)歧视浮出水面或浮动的海藻,并允许一个辨别macroalgae分解,与近红外光谱反射减少减少叶绿素密度(Guillaumont et al ., 1997)。 从图2,应该注意的是,两个高空间分辨率光谱成像传感器开发了最近,亥伯龙神(eo - 1)上和克里斯(机载PROBA),与一个机载传感器的光谱分辨率接近,因此形成一个异常的历史交易。正在进行的
100年50 1 0.1 Lnfi VNIR«r n * n«n«fttf“l wwtial r°«m1 100年50 1 0.1 Lnfi VNIR«r n * n«n«fttf“l wwtial r°«m1 图2。之间的权衡对数光谱分辨率谋害VNIR或pan-sharpened(可用)在当前和未来的卫星传感器的空间分辨率。所有的传感器都是太空,除了空中属于接近传感器,这里显示的比较。我们考虑传感器由0到50米之间的空间分辨率和光谱分辨率高于50乐队在可见光和近红外光谱的高价值的海藻映射和监控(右上象限)。因此我们建议未来卫星传感器的发展向属于接近的位置,但请注意地球观测计划任务的位置LDCM, Worldview-2,昴宿星团在权衡现状(见章节2.2和3.3)。电流传感器;未来的传感器;电流传感器之间的权衡概况形成异常光谱和空间分辨率卫星传感器(线)。 本章的第一作者的研究表明,克里斯图像可以用来映射和监控在浑浊的海域底栖生物群落在阿曼南部海岸(阿拉伯海)。潮间带绿色,棕色和红色海藻以及水下混合水草、珊瑚和漂流分解海藻中分辨合理的准确性季风季节。 |
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