基于珊瑚息肉覆盖率指数(PCI)的个体珊瑚健康评估新方法及公民科学应用

针对珊瑚健康监测缺乏定量指标的难题，研究人员创新性提出珊瑚息肉覆盖率指数(PCI)，并开发基于深度学习的微信小程序CHA(vSCHM系统)。该系统在实验室验证中AUC达0.995(健康珊瑚)/0.969(白化珊瑚)，经西沙群岛5年图像数据训练后分割精度提升412%-519%，为公民科学参与珊瑚保护提供精准工具。

　　

珊瑚礁作为海洋生态系统的"热带雨林"，正面临气候变化和人类活动的双重威胁。全球约75%的珊瑚礁处于危险状态，而传统监测方法存在明显局限：依赖区域尺度调查、难以评估个体珊瑚健康状况，且专业检测会损伤珊瑚组织。更严峻的是，珊瑚保护面临专业人才短缺和资金不足的困境——每公顷珊瑚修复成本高达2.6亿美元，而公众参与又缺乏专业工具。

海南大学热带海洋研究所的研究团队在《Biological Conservation》发表的研究中，首次提出珊瑚息肉覆盖率指数(Polyp Coverage Index, PCI)作为定量指标，并开发了基于微信小程序的通用智能手机珊瑚健康监测系统(vSCHM)。该系统包含质量控制、检测和计算三大模块，采用DeepLabV3+图像分割模型，通过实验室人工礁槽和西沙群岛5年连续监测图像进行训练验证。

关键技术包括：(1)建立PCI五级健康评价体系(健康/亚健康/白化前期/白化/死亡)；(2)开发集成质量控制的智能手机拍摄系统；(3)应用深度学习算法提升珊瑚与白化区域分割精度；(4)构建公民科学参与的数据采集模式。

【珊瑚材料】选用鹿角珊瑚(Pocillopora damicornis)，在人工珊瑚槽(盐度33±1‰)中培育，通过温度胁迫(32℃)诱导白化模型。

【个体珊瑚健康状态定量指标建立】基于12个不同健康状态的样本，将PCI与叶绿素a含量关联，确立健康分级标准。vSCHM系统在内外验证集中表现优异，健康珊瑚AUC达0.995。

【讨论】相比传统珊瑚覆盖率调查方法(如RHI-HMRW、CRHI-Ind)，PCI能实现个体水平精准评估。系统突破性地将专业检测转化为公民可操作工具，单次检测成本降至2.34美元。

【结论】该研究不仅解决了个体珊瑚健康定量评估的难题，更通过vSCHM系统构建了"专业标准+公众参与"的新型保护模式。经优化的图像分割技术使不同珊瑚和白化区域检测精度提升412.31%-519.205%，为全球珊瑚礁保护提供了可推广的技术方案。正如通讯作者Xianming Tang所述，这项研究"为珊瑚保护开辟了公民科学参与的新视角"，对实现联合国可持续发展目标14(水下生物)具有重要实践意义。