SD-BSI： An Improved Method for Brine Shrimp Slick Detection in Salt Lakes Using Multispectral Satellite Remote Sensing Imagery

TIAN Jingyi; ZHOU Qu; WANG Xin; TIAN Liqiao

doi:10.13203/j.whugis20240283

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SD-BSI： An Improved Method for Brine Shrimp Slick Detection in Salt Lakes Using Multispectral Satellite Remote Sensing Imagery

Photogrammetry and Remote Sensing | 更新时间：2026-11-05

- SD-BSI： An Improved Method for Brine Shrimp Slick Detection in Salt Lakes Using Multispectral Satellite Remote Sensing Imagery
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 50, Issue 11, Pages: 2236-2246(2025)
- 作者机构：
  
  1.武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室,湖北武汉，430079
  2.湖北珞珈实验室,湖北武汉，430079
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13203/j.whugis20240283
  CLC： P237
- Received：01 August 2024，
  
  Published：05 November 2025
- 稿件说明：
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田婧怡,周屈,王欣，等.SD-BSI：一种改进的多光谱卫星遥感影像盐湖卤虫带探测方法[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(11):2236-2246.

TIAN Jingyi,ZHOU Qu,WANG Xin,et al.SD-BSI： An Improved Method for Brine Shrimp Slick Detection in Salt Lakes Using Multispectral Satellite Remote Sensing Imagery[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(11):2236-2246.
田婧怡,周屈,王欣，等.SD-BSI：一种改进的多光谱卫星遥感影像盐湖卤虫带探测方法[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(11):2236-2246. DOI：10.13203/j.whugis20240283

TIAN Jingyi,ZHOU Qu,WANG Xin,et al.SD-BSI： An Improved Method for Brine Shrimp Slick Detection in Salt Lakes Using Multispectral Satellite Remote Sensing Imagery[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(11):2236-2246. DOI：10.13203/j.whugis20240283

摘要

卤虫是一种全球广泛分布的小型浮游动物，能够在水面聚集形成卤虫带，容易使用遥感影像进行观测与提取。传统卤虫遥感提取指数（brine shrimp index，BSI）方法未考虑临近水体像元的光谱信息，在复杂的盐湖水体背景中常导致大量中、低密度卤虫带像元提取失败，从而限制了BSI的整体适用性和提取准确性。针对该问题，提出一种顾及临近水体像元的光谱差异卤虫带提取方法（spectral difference BSI method，SD-BSI）；在不同盐湖使用Landsat 8卫星陆地成像仪（operational land imager，OLI）数据进行实验，充分分析传感器中不同水体背景要素及不同密度卤虫带的差异光谱特征，从而设计出合适的提取参数；并与传统方法进行精度比较，在多种复杂水体场景下开展鲁棒性分析。结果表明，SD-BSI探测的平均准确率达到0.951，与改进前模型BSI相比提升了25.0%，极大程度消除了在盐湖卤虫带遥感影像中占比较高的中、低及极低密度卤虫带的提取失败，召回率显著提升35.0%，识别效果较好。此外，SD-BSI有效克服了太阳耀光、薄云、高浑浊、高叶绿素浓度等复杂盐湖水体背景对卤虫带提取的干扰，更适用于实际应用场景，在不同盐湖的卤虫带探测上都有着均衡稳定的表现，为盐湖卤虫资源监测提供参考。

Abstract

To address the limitations of the traditional brine shrimp index (BSI) in detecting brine shrimp slicks in salt lakes

this paper proposes an improved detection method— the spectral difference BSI method (SD-BSI).

Objectives

This study enhanced the accuracy and robustness of brine shrimp slick detection in salt lakes by incorporating spectral differences from adjacent water pixels

which are overlooked by the traditional BSI method.

Methods

The SD-BSI method was developed by adapting the traditional BSI to include spectral data from adjacent water pixels. This study utilized Landsat 8 operational land imager data across different salt lakes to conduct experiments. The performance of SD-BSI was compared with the traditional methods through accuracy assessment and robustness analysis under complex water backgrounds.

Results

The experimental results demonstrated that SD-BSI achieved an average accuracy of 0.951

which is a 25.0% improvement over the traditional BSI method. The recall rate was significantly enhanced by 35.0%

effectively addressing the extraction failures in slicks of medium to very low density brine shrimp that are prevalent with traditional BSI. Furthermore

SD-BSI effectively mitigated disturbances from sunglints

thin clouds

and water with high turbidity and high chlorophyll concentration in complex salt lake environments.

Conclusions

The SD-BSI method offers a significant improvement in detecting brine shrimp slicks across different salt lakes. This method not only enhances the precision and robustness of detection under various water conditions but also demonstrates balanced and stable performance

and could serve as a valuable tool for ecological monitoring and sustainable management of brine shrimp resources in salt lakes.

关键词

Keywords

references

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