1990-2015年中国—中南半岛经济走廊土地覆被变化及其驱动力分析

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“一带一路”倡议提出以来,“一带一路”沿线国家和地区日益成为国内外学者的关注重点。作为“一带一路”六大经济走廊中中国与东盟国家经济贸易往来“桥梁”的中国-中南半岛经济走廊(China Indochina Peninsula Economic Corridor,CICPEC),战略地位愈发凸显。土地覆被作为CICPEC规划与建设的基础数据,在廊道建设及生态环境评估方面具有重要的基础性作用。土地覆被变化能够有效反应人类活动与自然环境的密切联系,是当前全球变化研究领域的热点研究方向。土地覆被及其变化信息的提取与分析对于研究地球系统科学也具有重要意义。随着遥感技术的快速发展,越来越多的学者利用卫星遥感影像进行土地覆被研究。计算机技术和人工智能技术的不断发展,越来越多的人工智能算法被引入土地覆被制图领域。同时,将遥感数据应用于土地覆被变化检测研究能够有效克服传统变化检测方法成本高、效率低等问题。因此,将新技术、新方法引入CICPEC沿线地区的土地覆被遥感制图研究工作,可以极大的提高土地覆被分类的精度。在此基础上对分类结果的时空格局变化和驱动力进行分析,可以更好的服务于绿色“一带一路”倡议。本文以CICPEC沿线100km缓冲区为研究对象,以1990年、2000年、2010年和2015年Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,发展了多分类器迭代分类模型和多指标耦合的变化检测方法,生成CICPEC 1990-2015年长时间序列土地覆被数据集。采用土地覆被变化幅度、动态度和转移矩阵等方法开展了CICPEC 1990-2015年土地覆被时空变化分析,并从自然、人口和社会经济三方面分析了CICPEC土地覆被变化的驱动力系统。研究形成了如下的结论:(1)提出了面向对象的多分类器迭代分类方法(Object-oriented Iterative Classification method based on the Multiple Classifiers Ensemble,OIC-MCE)。该方法充分利用研究区影像的光谱特征、光谱指数、地形特征、纹理特征和形状特征对遥感影像进行面向对象的多尺度分割。基于此,将随机森林、支持向量机、K最近邻、决策树、朴素贝叶斯五种常用分类器进行集成,构建出一种基于多分类器集成的面向对象迭代分类模型。通过该模型初步得出1990年、2000年、2010年和2015年的土地覆被数据集。(2)发展了多指标耦合的变化检测方法(Multi-Index Integrated Change Analysis,MIICA)。该方法利用△NDVI、△NDBI、△NDWI、△NBR、VS、CVA六个光谱指标构建多指标耦合的变化检测模型,得出1990-2015年的3期变化数据。同时利用分类后比较法(Post Classification Comparison,PCC),比较通过OICMCE得到的4期土地覆被结果,从中提取变化信息。将得到的两组变化检测结果进行整合得到最终的土地覆被变化数据。(3)生产了1990-2015年CICPEC土地覆被数据集。经验证,分类精度均在85%以上,Kappa系数均在0.8以上。(4)分析了CICPEC近25年(1990-2015)土地覆被动态变化格局。通过对4个时期的土地覆被现状分析得出:25年来研究区一级类别土地覆被面积所占比例大小均为林地>农田>水体>灌木林地>草地>不透水面>湿地>裸露地。此外,还利用土地覆被变化幅度、动态度和转移矩阵等对研究区的土地覆被时空格局变化进行分析,得出25年来土地覆被变化量最大的类型为林地、不透水面和农田,体现为林地减少而不透水面和农田增加的趋势。(5)初步探讨了CICPEC土地覆被变化的驱动力系统。通过自然、人口和社会经济三方面来探讨研究区土地覆被变化的驱动因素,其中最重要的因素是人口和社会经济因素。通过对CICPEC沿线各国的人口、GDP和木材出口量的分析,得出随着人口和经济的增长会带来一定程度的土地覆被变化。
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