非洲绿色长城地区植被恢复遥感评估
文献类型：学位论文
| 作者 | 张桐 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 刘洋 |
| 关键词 | 植被恢复评估 非洲绿色长城 树木覆盖度 稀疏植被 遥感 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 为应对极端气候与人口增长引发的土地退化危机，非洲绿色长城倡议于2007年正式启动，旨在通过植树造林等措施恢复萨赫勒地区1亿公顷退化土地。该地区以干旱/半干旱稀树草原生态系统为主，树木作为其中的重要组成部分，在固碳、维持生态稳定、支持居民生计等方面发挥着关键作用，树木管理因而成为非洲绿色长城倡议的重要内容。近几十年来，该地区木本植被的持续扩张已成为植被动态变化的显著特征。在此背景下，植被恢复评估高度依赖于森林/树木遥感制图数据。然而，现有的大尺度制图产品在干旱/半干旱地区存在明显的时空差异，其在树木稀疏分布区域的植被恢复评估中的适用性尚不明确。此外，当前数据缺乏对该地区树木覆盖变化的长时序精细分析，也尚未建立多维度的植被恢复评估体系。 本研究聚焦于非洲绿色长城地区，评估现有森林/树木遥感制图产品在该区域的时空格局和对植被恢复评估的适用性；基于树木与其他地物的光谱季节曲线差异，利用陆地卫星(Landsat)遥感数据构建树木覆盖度提取方法并制图；以此作为关键数据，结合土地覆盖类型、净初级生产力等遥感指标，对研究区1990–2020年的植被恢复状况进行综合评估。论文主要工作和结论如下： (1) 比较分析森林遥感制图产品在非洲绿色长城地区的时空一致性和植被恢复评估适用性。选取4个百分比树木覆盖度数据产品：MOD44B(2000–2021)、GLOBMAP-FTC(2000–2021)、Reiner2019(2019) 和Hansen-GFC(2000/2010)，和3个离散分类数据产品：Potapov-TH(2000/2020)、JAXA-FNF(2007/2020) 以及JRC-FE(2020)，从空间一致性、森林面积估算和时间动态等方面进行对比分析。结果表明，不同数据产品在森林分布范围与面积估算上存在显著差异，空间不一致性主要集中在高原和农林业生态系统等过渡区域，离散分类数据普遍高估。时间上，各数据产品对森林增益与损失的表征存在分歧，基于树木覆盖度的时间动态能够更清晰地展现该区域发生的木本植被扩张现象。进一步分析表明，研究区树木的稀疏分布是造成差异的主要因素，而百分比树木覆盖度数据在该地区的植被恢复监测中具有更高的适用性。 (2) 基于光谱季节序列实现非洲绿色长城地区稀疏植被树木覆盖度提取与制图。选取位于非洲绿色长城路径西部、中部以及东部的塞内加尔、乍得与埃塞俄比亚作为案例研究区，进行树木覆盖度估算与制图。本研究利用树木与其他地物的光谱季节信息差异构建高区分度特征，基于1米分辨率全球树冠高度产品(GCHM)与Reiner2019树木覆盖度数据生成训练样本。通过输入10个包含季节信息的光谱特征与2个地形特征，训练随机森林回归模型估算树木覆盖度。验证结果表明，估算值与验证样本的线性拟合斜率为0.69，均方根误差RMSE和决定系数R2分别为14.45%和0.72。相较其他数据产品，本研究方法显著增强了空间细节捕捉能力，更准确地刻画了研究区稀疏破碎分布的树木。将提取方法推广，生成1990-2020 年30米分辨率的塞内加尔、乍得与埃塞俄比亚树木覆盖度分布图，为植被恢复遥感评估提供关键数据支持。 (3) 多指标综合评估非洲绿色长城地区典型国家的植被恢复。以树木覆盖度提取结果为关键数据，结合土地覆盖类型、净初级生产力数据，对塞内加尔、乍得与埃塞俄比亚植被恢复进行综合评估。结果表明，过去30年间，三国的树木覆盖度分别增加了2.97%、1.79%和5.31%。各覆盖度区间的结构优化明显，低覆盖(0–10%)区域的比例从73.85%下降至65.71%，而中高覆盖(50%–100%)区域占比逐期上升；土地覆盖类型方面，各国均经历农田与城市用地/居民地的大规模扩张，埃塞俄比亚20年来类型转换变化明显；净初级生产力整体显著增加，净减少面积仅占12.37%。此外，以塞内加尔为例，分析发现生态恢复造林区域的树木覆盖度在过去20年间平均增加 8.63%，较非政策区高出 0.77%，表明植树造林措施能够有效促进植被恢复。 本论文基于光谱季节曲线特征实现30米分辨率的树木覆盖度提取，并以此作为关键数据评估了非洲绿色长城地区的植被恢复。研究评估了百分比树木覆盖度数据在树木稀疏地区植被变化监测的适用性，分析了塞内加尔、乍得与埃塞俄比亚的植被恢复时空格局，揭示了植树造林等政策项目对植被恢复的促进作用。本研究可为非洲绿色长城地区的植被恢复评估提供方法与数据支撑，有助于理解该区域气候变化与人类活动驱动下植被变化的时空特征，促进非洲绿色长城倡议进展评估与目标实现。 |
| 学科主题 | 地图学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 123 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/215749]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张桐. 非洲绿色长城地区植被恢复遥感评估[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。