1995年から2018年の間の時系列ランドサット画像を用いた中国・崇明島の拡大と除去の定量化

Quantifying expansion and removal of on Chongming island, China, using time series Landsat images during 1995-2018.

• Xi Zhang
• Xiangming Xiao
• Xinxin Wang
• Xiao Xu
• Bangqian Chen
• Jie Wang
• Jun Ma
• Bin Zhao
• Bo Li

抄録

過去数十年の間に中国の沿岸湿地帯への侵食が横行し、沿岸生態系と社会経済システムの両方に悪影響を与えてきました。しかし、中国の塩湿地の年間または複数年のエポックマップは存在せず、侵入の理解と管理の妨げとなっている。本研究では，1990 年代に塩沼が導入されて以来，急速に拡大している中国の崇明島を選定した。その結果，ランドサット画像から得られた時系列植生指標によると，塩湿地は4-5月には緑化せず，12-1月には緑化したままであることが示され，塩湿地とは異なる現象が見られた．我々は、時系列のランドサットデータを用いて塩沼を識別し、地図化するためのピクセルとフェノロジーに基づいたアルゴリズムを開発し、1995年から2018年の間に崇明島の塩沼の時間的ダイナミクス（拡大と除去）を定量化するためにそれを適用した。その結果、崇明島の塩湿地面積は1995年には〜4haであったが、2012年には〜2,067haに増加したが、2013年から2016年にかけて大規模な生態工学プロジェクト（1億8,600万米ドル）による除去が開始された後、2016年には〜729haにまで大幅に減少した。崇明島には2018年にはまだ~1,315 haの塩湿地があり、その大部分は崇明東丹国立自然保護区の外に分布しており、近い将来に再侵略の源となる可能性がある。本研究では、時系列のランドサット画像、ピクセルとフェノロジーに基づいたアルゴリズム、GEEプラットフォームを使用して、地域内の塩湿地を長年にわたって特定し、マッピングすることの実現可能性を実証し、沿岸湿地の侵入植物の管理に有用であることを示した。

The rampant encroachment of into coastal wetlands of China over the past decades has adversely affected both coastal ecosystems and socio-economic systems. However, there are no annual or multi-year epoch maps of saltmarsh in China, which hinders our understanding and management of invasion. In this study, we selected Chongming island, China, where saltmarsh had expanded rapidly since its introduction in the 1990s. We investigated phenology of , and saltmarshes, and the time series vegetation indices derived from Landsat images showed that saltmarsh did not green-up in April-May and stayed green in December-January, which differed from the phenology of and saltmarshes. We developed a pixel- and phenology-based algorithm that used time series Landsat data to identify and map saltmarsh, and we applied it to quantify the temporal dynamics (expansion and removal) of saltmarsh on Chongming island during 1995-2018. The resultant maps showed that saltmarsh area on Chongming island increased from ~4 ha in 1995 to ~2,067 ha in 2012 but dropped substantially to ~729 ha in 2016 after a large-scale ecological engineering project (US$ 186 million) was started to remove during 2013-2016. Chongming island still had ~1,315 ha saltmarsh in 2018, and majority of it was distributed outside the Chongming Dongtan National Nature Reserve, which could serve as the sources for reinvasion in the near future. This study demonstrates the feasibility of using time series Landsat images, pixel- and phenology-based algorithm, and GEE platform to identify and map saltmarsh over years in the region, which is useful to the management of invasive plants in coastal wetlands.