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| 中國海洋大學在漁業(yè)遙感領域取得新進展 |
| http://www.szphoebest.com 2025年11月8日 來源：華禹教育網(wǎng) |
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近日，中國海洋大學水產學院劉陽教授團隊在國際遙感頂刊ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing（《ISPRS 攝影測量與遙感雜志》）發(fā)表了題為“Mapping subtle-featured oyster rafts with high-resolution imagery and deep learning techniques”（基于高分辨率衛(wèi)星影像和深度學習技術的微弱特征牡蠣養(yǎng)殖筏探測）的研究成果。該研究為我國近海養(yǎng)殖精細化管理提供了關鍵技術支撐，有望破解長期以來近海養(yǎng)殖監(jiān)管效率低、精度不足的難題。同時，該研究也進行了產業(yè)轉化應用的推廣，“基于衛(wèi)星遙感的牡蠣養(yǎng)殖區(qū)規(guī)劃及確權監(jiān)管評估技術”榮獲全國水產技術推廣總站和中國水產學會漁業(yè)新技術2025年優(yōu)秀科技成果。
水產養(yǎng)殖在保障糧食安全、推動漁業(yè)經(jīng)濟發(fā)展、促進沿海地區(qū)民生改善等方面發(fā)揮著不可替代的作用。然而，隨著近海養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大，養(yǎng)殖設施布局不合理，傳統(tǒng)監(jiān)管手段面臨著“覆蓋范圍有限、數(shù)據(jù)更新滯后、識別精度不足”等突出問題，難以滿足精細化管理的現(xiàn)實需求。近年來，遙感影像技術與圖像分類算法的快速發(fā)展，為近海養(yǎng)殖區(qū)識別提供了全新思路，相關領域研究呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。但梳理現(xiàn)有研究成果可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)研究仍聚焦于大范圍、大尺度的養(yǎng)殖區(qū)域宏觀調查，無法精準提取單個養(yǎng)殖設施的位置、形態(tài)、規(guī)模等關鍵信息。這種“重宏觀、輕微觀”的研究現(xiàn)狀，使得衛(wèi)星遙感技術在近海養(yǎng)殖設施動態(tài)監(jiān)測、違規(guī)用海排查等精細化管理場景中的應用受到極大限制，難以充分發(fā)揮技術優(yōu)勢。
針對這一行業(yè)痛點，劉陽教授團隊開展了針對性研究。團隊以高分辨率“吉林一號”衛(wèi)星影像為數(shù)據(jù)基礎，創(chuàng)新構建并訓練深度學習語義分割模型，重點攻克復雜海洋環(huán)境下“微弱特征牡蠣養(yǎng)殖筏精準識別”這一核心難題。與傳統(tǒng)研究相比，該成果的突破點主要體現(xiàn)在三個方面：
一是識別精度的跨越式提升。團隊采用Swin-Transformer編碼器搭建語義分割模型，有效解決了傳統(tǒng)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡“感受野受限、難以捕捉全局上下文信息”的技術瓶頸。該模型基于自注意力機制，能夠充分關聯(lián)影像中的全局特征與局部細節(jié)，精準識別出光學反射特征弱、紋理信息不明顯的牡蠣養(yǎng)殖筏，即使在海浪、云層、光照變化等復雜干擾條件下，仍能保持穩(wěn)定的識別性能。在測試數(shù)據(jù)集驗證中，該模型的提取精度高達88%，顯著優(yōu)于UNet等傳統(tǒng)深度學習模型，為單個養(yǎng)殖設施的精準定位奠定了技術基礎。
圖1 語義分割模型流程圖
二是實現(xiàn)從“區(qū)域識別”到“單體提取”的突破。依托高精度模型，團隊首次實現(xiàn)了復雜海洋環(huán)境下牡蠣養(yǎng)殖筏的“單體級”提取。以山東乳山市海域為研究區(qū)域進行實地驗證時，團隊成功識別出超過4萬個牡蠣養(yǎng)殖筏，并精準獲取了每個養(yǎng)殖筏的長度、分布密度等關鍵參數(shù)。同時也發(fā)現(xiàn)有零星長度異常的養(yǎng)殖筏分散在養(yǎng)殖區(qū)周邊。經(jīng)分析，這些異常養(yǎng)殖筏多因人為操作不規(guī)范（如設施維護不到位）或自然環(huán)境影響（如風浪沖擊導致設施變形、移位），處于養(yǎng)殖狀態(tài)異常的情況，為后續(xù)養(yǎng)殖設施健康狀況監(jiān)測、風險預警提供了精準的數(shù)據(jù)支撐。
圖2 高分衛(wèi)星遙感識別牡蠣養(yǎng)殖筏結果
三是為精細化監(jiān)管與可持續(xù)發(fā)展提供實踐路徑。本研究得到的養(yǎng)殖筏識別結果能夠快速、準確地識別出超出規(guī)劃養(yǎng)殖區(qū)范圍、侵占航道、生態(tài)保護區(qū)等其他海洋功能區(qū)的違規(guī)養(yǎng)殖筏。成果可直接服務于海洋管理部門的違規(guī)用海排查與整改工作，幫助規(guī)范養(yǎng)殖戶的合法用海行為，有效避免因無序養(yǎng)殖導致的海域資源浪費、海洋生態(tài)環(huán)境破壞等問題，為乳山市牡蠣養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)范化、可持續(xù)發(fā)展提供了有力的技術保障。
團隊參加2025年中國水產學會范蠡學術大會并上臺領獎（左三為劉陽）
論文的第一作者為水產學院2025級博士研究生牟天偉，通訊作者為劉陽教授，研究工作得到國家重點研發(fā)計劃，以及北京天象新亞科技有限公司、乳山市海洋發(fā)展局、乳山市海洋經(jīng)濟發(fā)展中心、乳山市國有資本運營有限公司等協(xié)助支持。劉陽教授團隊長期深耕“遙感技術與水產領域交叉應用”，始終圍繞行業(yè)實際需求開展研究，在海洋牧場規(guī)劃、養(yǎng)殖區(qū)科學選址、養(yǎng)殖容量精準評估、漁業(yè)資源監(jiān)測與評估等關鍵領域持續(xù)攻關，為推動我國水產新質生產力發(fā)展作出了積極貢獻。
文：田浩 牟天偉
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2025.10.029
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