黄河是世界上含沙量最大的河流,其中游的黄土高原是世界上土壤侵蚀最严重的地区之一,黄河下游泥沙的90%来自黄土高原。为遏制水土流失,防止生态恶化,近几十年来,国家对黄土高原地区投入了大量财力和物力进行生态建设和环境治理,特别是自1999年起开展的退耕还林(草)、封山育林以及荒山造林等大面积植被建设以来,植被覆盖度明显增加,侵蚀产沙量和入黄泥沙量显著降低,而土地利用变化方向和土地覆被变化程度决定着侵蚀产沙和泥沙输移过程。本研究以黄土高原腹地北洛河流域为研究区,解译、共享、整理、挖掘不同时期、不同来源的遥感历史数据信息,获得1980-2019年间5期土地利用数据和2001～2017年长时间序列植被覆盖数据,分析研究区近40年来土地利用/覆被和景观格局时空变化特征,剖析黄土高原下垫面变化过程,为生态环境建设提供基础信息。主要结论如下:1、采用随机森林分类算法,对1980、1990、2000、2010、2019年的5个时间节点25景Landsat影像数据进行遥感影像分类,获得了研究区5期30m分辨率土地利用数据集;通过同一数据源自评价法和不同数据源专家评价法认为,土地利用信息解译正确率分别为92.85%和79.94%,Kappa系数分别为0.8965和0.7025,分类精度较好。混淆矩阵表明,耕地、草地、居民地三种地类易混淆,林地、水域分类精度较高。2、北洛河流域时期初期耕地、林地、草地、居民地和水域占流域面积比例分别为34.03%、38.10%,25.32%,2.32%,和0.23%,末期五种地类比例分别为22.26%、58.78%、15.64%、3.05%和0.27%。5个时间节点平均值分别为29.62%、47.90%、19.84%、2.41%和0.23%。流域内土地利用类型空间分布不均匀,上游丘陵沟壑区以耕地、草地为主,中游高塬沟壑区以耕地、林地为主,土石山林区以林地为主,阶地平原区以耕地、居民地为主。3、1980～2019年间的4个时段,北洛河流域土地利用综合动态度为8.52%/a、12.5%/a、10.26%/a、7.18%/a,流域土地利用变化速度以2000年为分界,之前变化速度较快,之后变化速度减慢并趋于平稳,呈现先增后减的趋势。各时段土地利用类型转移方向主要为耕地转草地、耕地转林地和草地转林地。丘陵沟壑区和高塬沟壑区土地利用变化速度趋势与流域变化趋势相近,主要表现为耕地大面积减少,林地大幅增加,耕地、草地向林地转化,主要分布于吴起、志丹、华池、洛川等县域。4、以流域丘陵沟壑区为主分析其景观格局变化,认为5个时间节点上丘陵沟壑区林地面积、斑块数量迅速增加,破碎程度先明显增加后显著降低,2000年后林地表现出明显成片发展趋势;草地为丘陵沟壑区的优势景观类型,2000年后,草地面积逐渐减少,破碎化程度缓慢增加。景观水平上,丘陵沟壑区景观多样性逐渐增加,景观异质性提高,单一景观斑块的主导优势越来越不明显,不同斑块的团聚程度逐渐降低。5、采用MODIS反演的植被覆盖数据集,分析了北洛河流域退耕后2001～2017年光合植被覆盖度(Photosynthetic Vegetation,PV)的时空变化特征。结果表明:1)时期初、中、末3时段研究区植被覆盖度年均值分别为60.2%、63.2%和68.5%。空间上以上游丘陵沟壑区植被覆盖度最低,中游土石山林区植被覆盖度最高。2)2001～2017年间,北洛河流域植被盖度增加区域占比为90.9%,显著增加面积为44.3%。17年间,全流域、丘陵区、高塬沟壑区和土石山林区的植被盖度均表现为显著(P<0.05)增加趋势,年均变率分别为0.65%/a、1.18%/a、0.64%/a、0.42%/a。流域上中游的主要12个县域中,年均植被盖度增加幅度最快的为丘陵沟壑区的志丹、吴起、靖边,变化幅度为1.05～1.36%/a,最慢为土石山林区的黄龙、黄陵、合水,幅度为0.31～0.33%/a。3),对全流域植被盖度显著增加的主要贡献来源于丘陵沟壑区,贡献率为46.3%;县域尺度上,主要来源于志丹(23.1%)、吴起(20.4%),其次为富县(10.6%)、甘泉(10.2%),与土地利用变化程度和方向一致,土地利用变化是植被盖度变化的主要驱动力。