基于多源数据的荒漠化等级评价的研究

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荒漠化土地等级分类是土地荒漠化监测的重要内容,也是土地荒漠化综合治理、科学防护的基础。针对干旱与沙地区域传统二分模型在土地荒漠化信息提取发生异常的问题,本研究以科尔沁地区1990-2015年6期的Landsat系列卫星数据、土地覆盖产品和统计年鉴数据为数据源,基于土地荒漠化评价理论对采样样本数据统计与分析,提出了一种融合植被覆盖度(Vegetation Coverage,FVC)、去土壤植被指数(Modified Soiladjusted Vegetation Index,MSAVI)、增强性植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)三种指标的土地荒漠化提取模型。并将该模型分别与传统二分模型法以及地表反照率(Albedo)、裸土指数(Bare Soil Index,BSI)、MSAVI三指数法提取结果对比分析,评价模型的精度及适用性。最后,将该算法用于科尔沁地区近25年间土地荒漠化动态监测,利用灰色关联度法从政治、经济、人口和环境四种因素探讨影响科尔沁地区土地荒漠化的驱动力。主要内容及结论如下:(1)受土壤背景以及植被指数反演过饱和影响,传统二分模型法在低、高植被覆盖度区域荒漠化识别精度较低,本研究基于传统二分模型,引入EVI、MSAVI,提出一种融合FVC、EVI、MSAVI指数的土地荒漠化提取模型,并将该模型与传统二分模型以及Albedo、BSI、MSAVI三指数法提取结果进行精度对比分析。研究结果表明:与传统二分模型相比,该模型提取结果更稳定;与Albedo、BSI、MSAVI三指数法相比,该模型对于区分轻、中度荒漠化土地效果更加理想,精度更高。说明提出的模型对干旱/半干旱地区具有更好的适用性和鲁棒性。(2)基于提出的模型对科尔沁区科左中旗、开鲁县、库伦旗、奈曼旗、科左后旗以及科尔沁区六个行政区旗进行土地荒漠化等级评价,得到1990-2015年六期科尔沁区土地荒漠化分布专题图,并分析不同程度荒漠化土地面积变化趋势。结果表明:1990-2015年,荒漠化土地减少3815.01 km2,其中轻度荒漠化面积减少1127.8km2;中度荒漠化面积减少1603.86 km2;重度荒漠化面积减少1083.35 km2,该研究区域的荒漠化土地大致总体呈“扩张-快速逆转-稳定”的发展格局。(3)基于社会统计年鉴、气象等历史数据,利用灰色关联度法对影响土地荒漠化进程因素进行定量分析,研究驱动因子对科尔沁各程度土地荒漠化面积影响比重大小和程度排序,找出影响科尔沁沙地土地荒漠化的主导因素。结果表明:政策因素(林地面积、草地面积)对荒漠化土地面积变化具有较大的影响,说明中国二十世纪九十年代施行的“三北防护林”政策和二十一世纪初施行的“退耕还林”、“退耕还草”政策有利于减缓土地荒漠化进程,同时气候因素(年日照时数)、经济因素(牲畜存栏量)也在生态环境演变中扮演着重要的角色。
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