水上测绘：挽救消亡中的海藻林

发布日期：2020-10-16 16:42:46

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这个联合项目的宗旨，在于帮助恢复加利福尼亚沿海的海藻森林，而这项工作必须从海藻生存水域的测绘开始。

赫维丁说：“由于海藻森林存在于水下，几乎不可见，所以很多人并没有真正意识到问题的严重性。”通过对海藻冠层进行测绘和监测，可以:

1. 了解海藻威胁的范围；

2. 量化问题的严重程度；

3. 了解已实施的恢复措施，达到了怎样的效果。

△ 海藻在影像中呈黑色

科学家们根据多种因素来选择研究区域，包括交通便利性、海藻历史数据以及该区域的当前用途（休闲渔业或商业渔业）。最终确定了25个研究区域，分布在约300公里的海岸线上。

飞行的第一个挑战，来源于需要获得不同组织的许可。“从州立公园、海洋保护区到禁止无人机的私人住宅，共有6个地方主管和住宅主管部门。“赫维丁说，”尽管我们花费了一些时间走许可证流程，但公众都很支持我们的项目，因为大家都看到了这个项目在生态环境方面的巨大意义。”

△ 在通常禁止飞行无人机的区域，项目团队也获得了飞行许可

获得飞行许可后，下一个挑战是前往飞行现场。

“项目地点的海岸线非常崎岖，交通便利情况相差较大，有的地区人迹罕至。” 赫维丁说。

“有时候，你可以把车停在一个停车场，控制无人机从停车场起飞，而你只需坐在椅子上，享受大海。但另外一些时候，为了接近飞行区域，我们则必须徒步穿越悬崖山丘。为了取得最佳飞行条件，避开正午的阳光和下午的大风，很多时候我们开工很早，凌晨4点就起床了。”

△ 无人机在海上飞行

通常来说，无人机覆盖的飞行区域——也就是海藻森林的生长区域，距离海岸线为半公里。”

使用摄影测量法很难重建水面。这是因为Pix4D摄影测量技术依赖于在多张影像中定位同一个点。但水面通常没有独特的纹理，而且水不是静止的。

但是，团队使用Pix4Dreact软件取得了不错的成绩。

“我们尝试了许多不同的软件。” 赫维丁说， “由于海水持续不断地运动、以及水面缺乏独特纹理，大多数摄影测量软件实际上并不能进行良好的拼接。但是我们发现，只要有某种独特的纹理存在，如海带冠层，Pix4Dreact就能进行影像拼接，创建正射影像镶嵌图。”

△ 结果令人满意：海藻在正射影像镶嵌图中清晰显示为黑色斑点

“Pix4Dreact能生成精准的正射影像镶嵌图，速度也很快。” 赫维丁说，“即使我使用的计算机比较老旧，虽然处理时间稍长，但也完全可以运行Pix4Dreact。”

赫维丁补充道：“只要水中有可见的东西，例如海藻冠层，Pix4Dreact就可以处理。我们正在验证，拼接结果丢失了多少海藻冠层信息，就目前看来，拼接后丢失的信息不多，结果令人非常满意。”

△ 虽然一些地方的“拼接线“明显，但团队所需的海藻信息依然清晰可见

该项目的第一阶段旨在了解无人机测绘工作流程并对目标区域进行测绘。

接下来，团队将Pix4Dreact生成的数据导入GIS软件中，对海藻进行分类，并计算区域内的海藻冠层覆盖率。”

除了精确计算海藻覆盖范围，该项目的另一个目的是衡量海藻恢复工作的有效性。

从人工养殖紫海胆，到种植海藻孢子，团队正在尝试多种方法来恢复研究区域内的海藻林。

赫维丁说：“无人机影像和正射影像镶嵌图可以衡量这些恢复工作的有效性。了解哪里的海藻正在增长，哪里正在减少。然后，就可以有针对性地多做些有用的事情，少做些无用的事情。”

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