科學(xué)家利用30年的衛(wèi)星圖像,首次創(chuàng)建測(cè)繪潮間帶地圖3D模型

西澳大利亞羅巴克海岸潮間帶3維高程模
研究人員利用陸地衛(wèi)星30年的數(shù)據(jù),建立了澳大利亞全部海岸線的首個(gè)三維模型。
由于月球、太陽和重力的原因,海陸交匯處并非一條固定不變的海岸線。我們?cè)诘貓D上看到的只是代表平均海平面的位置,而任何陸地的海岸實(shí)際上是在低潮和高潮之間不斷移動(dòng)的。這片永遠(yuǎn)變化著的區(qū)域被科學(xué)家稱為潮間帶。
全球的潮間帶包含一系列生態(tài)系統(tǒng):沙灘、巖石海岸、潮汐塘、泥灘、海草床、紅樹林和邊緣珊瑚礁。非常多的生命形式已經(jīng)適應(yīng)了這個(gè)過渡地方,它們?cè)谑澄镦満驮跔I(yíng)養(yǎng)與碳循環(huán)方面具有決定性的作用。例如,潮間帶對(duì)鸻鷸類鳥來說是不可或缺的覓食地,特別是在其遷徙期間。
對(duì)人類來說,潮間帶提供了娛樂消遣的地方,也是抵御大海的第一道防線。了解潮間帶的寬度的高度,有助于防備海嘯、風(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)管理、海流建模、以及生態(tài)棲息地測(cè)繪。然而,這個(gè)區(qū)域在大多數(shù)測(cè)繪工作中很大程度上被簡(jiǎn)略了,介于測(cè)繪良好的干旱陸地和測(cè)深學(xué)(深度)測(cè)量的海洋之間。
澳大利亞地球科學(xué)局的研究人員利用陸地衛(wèi)星30年的數(shù)據(jù),最近把這片簡(jiǎn)略了的區(qū)域添加到了他們的大陸之上,為澳大利亞惱人的、變化無常的潮間帶建立了首個(gè)三維模型。
羅賓畢肖普-泰勒和斯蒂芬薩加爾領(lǐng)導(dǎo)的這個(gè)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了第一個(gè)自動(dòng)的、開源的方法來獲得潮間帶的海拔高度。然后,他們?yōu)榘拇罄麃喼谱髁说谝粋(gè)全國(guó)范圍的海岸高程模型——國(guó)家潮間帶數(shù)字高程模型(NIDEM),涵蓋了15000多平方公里(5800平方英里)的海岸。這項(xiàng)研究成果發(fā)表在《河口、海岸和大陸架科學(xué)》雜志上。本文展示了高程模型的兩個(gè)例子,分別代表了羅巴克(Roebuck,上圖)和皮爾巴拉(Pilbara,下圖)海岸。
“潮汐的漲落可以用來追蹤潮間帶的三維形狀,”畢肖普-泰勒解釋說:“通過利用潮汐模型對(duì)30年來的陸地衛(wèi)星圖像進(jìn)行整理,我們可以準(zhǔn)確地揭示出在不同的潮汐水平下暴露出了海岸線的哪些區(qū)域。”
澳大利亞地球科學(xué)局小組在利用陸地衛(wèi)星繪制了潮間帶的水平范圍(x和y方向)的早期工作基礎(chǔ)上,利用潮差和潮汐周期中存在或缺乏海水的情況,建立了相對(duì)于平均海平面的高程(“z”)模型。該方法對(duì)泥灘和砂質(zhì)海岸的精度很高,接近激光雷達(dá)獲得的高程。對(duì)于巖石海岸和該潮汐模型不能解析的復(fù)雜或極端潮汐模式的地方,NIDEM的準(zhǔn)確性稍差。
從減輕沿海風(fēng)險(xiǎn)到生態(tài)保護(hù),NIDEM隨時(shí)都能幫助海岸管理者。例如,詹姆斯庫克大學(xué)的研究人員已經(jīng)將全部NIDEM數(shù)據(jù)合并到大堡礁和昆士蘭州海岸的海拔模型中。昆士蘭州政府使用該海拔模型的早期版本進(jìn)行全州海岸區(qū)域棲息地測(cè)繪。而且,薩加爾指出,他的團(tuán)隊(duì)已將NIDEM作為一種經(jīng)濟(jì)有效的方法引入水文測(cè)量領(lǐng)域,以填補(bǔ)船載水深測(cè)量數(shù)據(jù)與陸地高程數(shù)據(jù)之間的空白。(海豆芽譯自地球觀測(cè)網(wǎng))

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