外植珊瑚的繪圖工具

許多珊瑚礁管理問題都以珊瑚礁健康為中心，例如“哪個珊瑚礁區域有更好的活珊瑚覆蓋？” 或“哪些珊瑚礁區域符合某些標準以提高珊瑚恢復成功率？”。 多光譜衛星圖像仍然太粗糙，無法區分珊瑚覆蓋和藻類，後者俱有相似的光譜特徵。 一種解決方案是使用成像光譜儀數據（也稱為高光譜數據）。 憑藉數百個光譜帶，這些數據能夠捕捉珊瑚和藻類之間微妙的光譜特徵變化，從而能夠區分它們。 成像光譜儀可以安裝在平面上以收集大面積數據（見下圖）。 適應這種製圖方法的項目規模通常跨越幾十公里，涵蓋小島國或部分珊瑚礁。 由於面積小，珊瑚礁面積小，加勒比海的島嶼是該技術的理想候選者。

從全球機載天文台飛機上俯瞰聖克羅伊島。 照片 © Marjo Aho

亞利桑那州立大學的全球機載天文台 (GAO) 與大自然保護協會合作收集了成像光譜儀數據，以得出定性珊瑚礁數據，包括活珊瑚覆蓋度、粗糙度（珊瑚礁結構的三維排列）和水深測量。 此過程還生成輔助數據集，包括百分比藻類覆蓋、海草覆蓋和沙覆蓋。 查看和使用加勒比海洋地圖網站上的地圖： 機載影像地圖.

安裝在平面上的成像光譜儀收集高光譜數據。 資料來源：Knaeps 等。 2006年

GAO 地圖用於選擇多米尼加共和國東南部的外植點，提供有關後勤和生態標準的信息，以提高外植成活率，如下面的案例研究所述。

案例研究：使用遙感技術為多米尼加共和國巴瓦羅的外植株選擇提供信息

多米尼加共和國的恢復工作由 蓬塔卡納集團基金會 (FGPC) 和 多米尼加水手研究基金會 (FUNDEMAR)，與 TNC 密切合作。 作為珊瑚恢復從業者，他們的計劃側重於增強未來的生態系統服務、優化和擴大恢復、促進珊瑚礁保護管理並提供替代的、可持續的生計機會。 他們的總體目標是減少珊瑚數量下降和生態系統退化，並重建一個自我維持、功能正常的珊瑚礁生態系統。 這些目標中的大部分是通過無性繁殖來實現的 鹿角鹿角， 鹿角珊瑚。

突出多米尼加共和國的加勒比海島地圖。 圖片 © 大自然保護協會

FGPC 和 FUNDEMAR 組織了名為“Coral Manias”的大規模外植活動，利益相關者和志願者，包括當地和國際非政府組織、潛水運營商、旅遊業和多米尼加政府，參與了為期三天的珊瑚恢復工作。 儘管 Coral Manias 取得了成功，但外植地點的選擇缺乏選址的標準化標準。 相反，選擇標準依賴於當地的專業知識，這將外植工作限制在珊瑚礁的一小部分。 為了建立一種具有成本效益的方法來選擇外植地點並擴大恢復成功率，正在使用遙感來確定珊瑚恢復的最佳地點。

多米尼加共和國鳥瞰圖。 照片 © Jeff Yonover

2019 年，TNC 和全球機載天文台 (GAO) 與 FGPC、FUNDEMAR 和 紅阿雷西法爾多米尼加 (RAD) 為多米尼加共和國東南部的珊瑚礁創建了一系列高分辨率地圖，覆蓋了東南海洋保護區。 GAO 使用成像光譜儀傳感器來收集珊瑚礁的高分辨率 (1 m) 圖像。 高分辨率地圖源自這些數據，表示水深測量、活珊瑚覆蓋、棲息地複雜性以及藻類、海草和沙子的覆蓋百分比。

GAO 地圖用於選擇多米尼加共和國東南部的外植點。 與當地珊瑚專家密切協商後，使用了物流和生態標準，以最大限度地利用預算並提高外植成活率。 兩個後勤標準旨在促進外植過程並減少時間，從而減少現場成本：

1. 苗圃與外植點之間的距離（>1000 m）
2. 波浪暴露（優先保護後礁棲息地）

考慮了五個生態標準來提高外植體存活的可能性：

1. 硬底棲息地
2. 至少 5-10% 的活珊瑚覆蓋
3. 最多 20-30% 的藻類覆蓋
4. 基於模型棲息地複雜性的更高粗糙度（避免平坦的棲息地）
5. 深度在 5-8 m 之間

一旦確定了標準及其間隔，就會使用 GAO 地圖來查找一組最符合標準的站點。 使用 外植 GEE 應用程序，每個輸入層都可以可視化並定義標準閾值。 這樣，用戶就可以篩選出不符合條件的區域，選擇最佳的外植點。 在 Coral Mania 事件發生前幾天生成了一系列 GPS 坐標，並使用 SCUBA 和浮潛驗證了每個站點的標準準確性。

多米尼加共和國東南部珊瑚礁 GAO 衍生地圖的在線工具，可以選擇生態標準以最大限度地提高珊瑚外植體的成功率。 圖片 © 大自然保護協會

2019 年巴瓦羅的 Coral Mania 團隊。照片 © The Nature Conservancy

2019 年 1,711 月的 Coral Mania 活動匯集了數十名志願者，包括非政府組織、多米尼加環境當局、潛水運營商和其他當地利益相關者。 合計 XNUMX 鹿角珊瑚（Acropora cervicornis） 碎片在巴瓦羅 (Cabeza de Toro) 的各個地點外植。 目視檢查確認選擇的外植地點符合物流和生態標準，進一步表明 GAO 地圖是針對恢復地點的有用工具。

本案例研究表明，遙感數據是告知最佳恢復實踐的有用工具。 GAO 地圖足夠準確，可以選擇可能增加珊瑚外植體存活率的地點。 2020 年 85 月和 XNUMX 年 XNUMX 月，TNC 對三個隨機選擇的地點的外植體進行了監測，並確認了 XNUMX% 的珊瑚碎片存活率。 調查小組沒有發現碎片從基質上分離的證據，這進一步表明所選地點的外植適宜性。 然而，需要對這些外植體進行長期監測，以更好地解決和完善標準和恢復成功。

珊瑚恢復成本估計為每公頃 1,717 美元至 2,879,773 美元 文獻 研究表明，當前的成本大於收益。 文獻 遙感數據的使用可以經濟地結合到恢復活動中，因為高分辨率數據可以從大面積（數千到數百萬公頃）的空中測繪中收集，成本為每公頃 0.01 美元，非盈利性。 文獻 複製此案例研究的主要挑戰是手頭有地圖，但一旦它們被開發出來，使用選擇站點工具就很簡單了。