基于GEE的黄河流域湿地时空演变及驱动力分析

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湿地是维持水循环和水量平衡的调节器,在减轻洪涝干旱灾害,调节气候,保护生物多样性等方面具有重要作用,具有较高的生态效益和经济效益。随着人口增加,城市化、工业化的迅速发展,湿地遭到不合理地利用和开发。工农业和生活污水的污染,严重削弱了湿地资源潜力和功能的发挥。黄河流域是我国重要的生态屏障和经济地带,在经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位。《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》提出黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大战略。《黄河流域综合规划(2012-2030年)》提出将黄河流域湿地保护作为重点纳入《全国湿地保护规划》。本研究基于Google Earth Engine遥感云平台,以Landsat遥感影像为基础,对2000年、2005年、2010年、2015年、2020年五期遥感影像进行解译,提取湿地信息,分析黄河流域2000-2020年湿地空间分布、面积、结构以及景观格局的变化特征,结合气象、水文和统计数据,对湿地演变的驱动力进行定性和定量分析,探究黄河流域湿地时空演变规律及驱动因素,提出湿地保护的对策和建议,为黄河流域生态环境保护、高质量发展提供参考。主要内容为:(1)基于GEE遥感云平台,以2000-2020年研究区Landsat系列遥感影像为数据源,根据光谱特征指数提取地物信息,采用随机森林算法对地物进行分类,将黄河流域土地利用类型分为永久性水体、滩地、沼泽、耕地、林地、草地、建设用地、未利用地。在谷歌地球上对每一地类随机选取500个以上精度验证点,使用混淆矩阵对分类结果进行精度评价,总体分类精度达到80%以上,Kappa系数达到0.80。(2)对2000-2020年湿地解译结果分析发现,黄河流域湿地主要分布在黄河源区、宁夏平原、内蒙古河套平原、山西黄河湿地、河南黄河湿地以及黄河三角洲,其它地区零散分布。沼泽湿地是黄河流域主要湿地类型,其次为永久性水体,滩地湿地面积占比最小。2000-2020年黄河流域湿地呈减少趋势,永久性水体和滩地面积减少,沼泽湿地面积增加。,永久性水体主要向耕地、草地、建设用地、沼泽用地转化;沼泽湿地主要向耕地、林地、草地转化;滩地与其它土地利用类型转化较少;非湿地主要向永久性水体和沼泽湿地转化。2000-2020年期间,黄河流域永久性水体类型的斑块数量和斑块密度减小,景观破碎度和空间异质性降低。滩地类型的斑块数量和斑块密度增加,景观破碎度增加。受政策因素影响,上游和中游在景观水平上斑块数量、斑块密度和形状指数减小,景观破碎程度降低,湿地的保护措施取得显著的成效;下游受人类干扰程度较大,斑块数量、斑块密度和形状指数增加,景观破碎度加深。(3)对2000-2020年黄河流域湿地面积与驱动因子进行定性和定量分析。2000-2020年期间影响黄河流域湿地面积变化的主要自然因素为气温和降水,人为因素为耕地面积和建设面积。水资源的开发利用、水利工程的建设以及政策因素也会对湿地面积变化产生影响。黄河流域的区域性差异造成不同时期不同区域影响湿地面积变化的主导驱动因素不同。上游受自然因素影响较大,中下游受人类活动影响较大。
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