东南亚2000-2020年工林遥感精细提取及时空演变格局分析
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘彬 |
| 答辩日期 | 2024-12 |
| 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 | 杨晓梅 |
| 关键词 | 橡胶和油棕典型人工林数据集 地理分区 时空演变 景观格局 东南亚 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 东南亚是全球生物多样性最丰富的区域之一，但由于人口增长与经济发展，天然林面积显著减少，油棕和橡胶为主的典型人工林大规模扩张，导致生态系统破碎化和生物多样性丧失问题愈发严重。因此，开展对典型人工林的提取与演变分析，不仅有助于深入理解东南亚地区森林资源的动态变化过程，也为评估人工林扩张对生态系统结构与功能的影响提供科学依据。东南亚的油棕和橡胶种植面积较大，因此将它们作为典型人工林开展系统性研究。 本研究聚焦于东南亚地区典型人工林的遥感监测及其时空演变分析，旨在揭示人工林扩张对区域森林资源和林地内部景观结构的影响。针对现有典型人工林数据集在时空覆盖完整性方面的不足，尤其是小规模人工林的错分和漏分问题，研究通过深入挖掘已有数据集的空间分布信息，探讨其自然环境分布规律，从而确定人工林的潜在分布区域并进行地理分区。基于这种分区策略，研究利用多源遥感数据和时间序列分析，构建了一套典型人工林提取方法，生成了2000年至2020年共5期的油棕和橡胶数据集，并每五年进行动态更新，揭示其扩张的空间格局及其对区域森林资源和其他土地覆被的影响。主要研宄结论和发现包括: (1) 通过多源林地覆盖产品一致性分析，结合林地覆盖度，可以实现对林-非林边缘区、天然林-人工林镶嵌区和天然林核心区域的划分。通过野外实地样本点和加密点，对东南亚地区公开获取的六套林地覆盖数据集进行了一致性和准确性评估。结果表明，多套公开林地覆盖数据集在东南亚区域的准确性均高于85%。林地的一致性受地理环境要素（如海拔、坡度）和生物物理因素（如易混淆的土地覆被）的影响，尤其在人类活动密集的区域（如油棕和橡胶林覆盖区)，一致性较差。基于这些分析结果，进一步划分了林地的边缘区和镶嵌区，为后续 景观结构分析提供了基础。 (2) 在地理分区支持下，遥感提取方法有效提升了油棕和橡胶林的提取精度，尤其是在幼林和小规模典型人工林种植区。地理分区将区域划分为具有相似生态特征的若干子区域，减少了地理环境对遥感特征的干扰，从而提高分类模型的区分能力。这种方法对于幼林和小规模典型人工林的识别尤为有效。由于幼林和小规模典型人工林处于植被生长初期或面积较小，其光谱特征在遥感影像中较不显著，且容易与天然林或其他植被类型混淆。通过在相似地理环境的子区域内进行独立处理，地理分区方法使分类特征的差异更加显著，从而更有效地识别幼林和小规模典型人工林。以缅甸的小规模油棕提取为例，基于地理分区与传统规则格网分区的相比，总体精度提升了6%,用户精度提升了9%。此外，在河流和道路边缘的小规模油棕区的识别精度也有显著提髙。 (3) 利用本研究提出的分类策略生成了 2000-2020年的5期油棕和橡胶数据集。研究利用分区支持的无监督分类和分类簇人工后判定方法提取油棕，并基于分区与物候特征支持的随机森林分类方法提取橡胶，从而生成了 2020年的油棕和橡胶林数据集。在此基础上，开展了变化检测，更新了多期的油棕和橡胶数据集，并对其时空动态进行了演变分析，为典型人工林覆盖变化趋势提供了重要基础数据。 (4) 分析了21世纪以来典型人工林扩张对林地损失的影响，结果表明，典型人工林扩张对整体林地损失的贡献较小，低于10%。然而，典型人工林扩张显著改变了林地内部的景观结构，尤其是在天然林-人工林镶嵌区和林-非林边缘区。研宄深入探讨了典型人工林扩张对森林破碎化与连通性的影响，揭示了其对斑块面积、破碎化趋势以及景观连通性的作用。研宄还分析了典型人工林扩张对其他土地覆被类型的转移，特别是在林-非林边缘区的变化趋势。结果显示，2000-2020年间，典型人工林扩张集中于镶嵌区和边缘区，斑块面积逐渐增加，数量减少，破碎化程度下降，连通性增强，典型人工林分布更加集中。同时，在镶嵌区内，其他斑块的面积显著减少，景观破碎化加剧，其他类别景观的连通性下降。在边缘区，2000-2020年间，典型人工林主要由林地转移而来。 该研究为东南亚森林资源管理和生态保护提供了重要参考，并为政策制定者在生物多样性保护、气候变化应对及土地利用规划方面提供了科学依据。同时，研究生成的数据集能为未来的生态系统监测与评估提供数据支持。 |
| 学科主题 | 地图学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 170 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217319]  |
| 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 | 刘彬. 东南亚2000-2020年工林遥感精细提取及时空演变格局分析[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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