Erkennung von Bekämpfungsmethoden und dynamische Überwachung des invasiven Spartina alterniflora basierend auf zeitlichen Sentinel-2 und Landsat 8 Bildern

QI Weichun ,  

KE Yinghai ,  

LI Jinyuan ,  

MIN Yukui ,  

ZHUO Zhaojun ,  

WU Xin ,  

LI Peng ,  

摘要

Die Bekämpfung der invasiven Pflanze Spartina alterniflora ist ein wichtiger Bestandteil des ökologischen Schutzes und der Wiederherstellung von Küstenfeuchtgebieten. Derzeit setzen mehrere Küstenprovinzen stufenweise Projekte zur Bekämpfung von Spartina alterniflora um, die mechanische und chemische Entfernungsmethoden umfassen; ersteres wirkt schnell, neigt jedoch zu Wiederauftreten, letzteres ist kostengünstiger, hat aber potenzielle negative Umweltauswirkungen. Die rechtzeitige Überwachung der Entfernung von Spartina alterniflora und die Erkennung der Entfernungsmethode sind für die Bewertung der Wirksamkeit der Projekte und der Umweltauswirkungen von großer Bedeutung. Diese Studie konzentriert sich auf das Verbreitungsgebiet von Spartina alterniflora in den Küstenfeuchtgebieten von Zhejiang und Shanghai und schlägt eine Methode zur Erkennung des Entfernungsstatus und der Bekämpfungsmethode (nicht entfernt/mechanische Entfernung/chemische Entfernung) basierend auf zeitlichen optischen Satellitenbildern von Sentinel-2 und Landsat 8 vor, einschließlich der Extraktion des Datums der mechanischen Entfernung. Zunächst wurden Sentinel-2 MSI- und Landsat 8 OLI-Bilder fusioniert, um einen zeitlichen spektralen Indizes-Datensatz zu erstellen. Mithilfe eines gleitenden Fensters und regelbasierter Diskriminierungsmethoden wurde die Wirksamkeitsperiode identifiziert und der Entfernungsstatus bestimmt; anschließend erfolgte die Klassifizierung der Bekämpfungsmethode mittels Random-Forest-Algorithmus, wobei drei Kategorien (nicht entfernt, mechanische und chemische Entfernung) sowie das Datum der mechanischen Entfernung erkannt wurden. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Klassifikationsgenauigkeit des Entfernungsstatus und der Methoden mit einer Gesamtgenauigkeit von 98,8% und einem Kappa-Koeffizienten von 0,979; der mittlere absolute Fehler der Erkennung des Datums der mechanischen Entfernung betrug 3,91 Tage bei einer Genauigkeit von 93,67%. Im Jahr 2023 betrugen die Entfernungraten von Spartina alterniflora in Shanghai und Zhejiang 4,2% bzw. 62,7%. Die vorgeschlagene Methode zur Erkennung der Bekämpfungsmethoden und dynamischen Überwachung bietet eine wichtige Referenz für Entscheidungen im Küstenfeuchtgebietsmanagement.

关键词

Optische Fernerkundung; Arteninvasion; Zeitreihenanalyse; Wiederherstellung von Feuchtgebieten; Vegetationsdynamik

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