【摘 要】
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土地利用变化作为地球表层最直观的景观标志,它客观地记录了地表景观的时空变化过程,是合理管控自然资源、监测环境变化的重要途径,已成为全球环境变化相关研究领域的热点问题。土地利用变化不仅与人类的生产活动密切相关,还深刻影响到生态环境的可持续发展,分析土地利用变化及其生态效应有助于优化土地空间格局以及保障生态安全。近年来,黄河下游地区在人口增长、城市扩张等诸多因素的综合作用下,导致该区域土地利用格局发生
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土地利用变化作为地球表层最直观的景观标志,它客观地记录了地表景观的时空变化过程,是合理管控自然资源、监测环境变化的重要途径,已成为全球环境变化相关研究领域的热点问题。土地利用变化不仅与人类的生产活动密切相关,还深刻影响到生态环境的可持续发展,分析土地利用变化及其生态效应有助于优化土地空间格局以及保障生态安全。近年来,黄河下游地区在人口增长、城市扩张等诸多因素的综合作用下,导致该区域土地利用格局发生了较大变化,致使生态环境与人类之间的矛盾加剧,严重威胁着黄河下游地区可持续发展。科学地分析黄河下游地区土地利用变化及其生态效应对于区域土地资源配置综合优化和社会经济可持续发展具有重要意义。本文以黄河下游地区为研究区,基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云平台,以Landsat遥感影像为数据源,通过投票法将支持向量机、随机森林、梯度提升树三种分类方法的分类结果进行集成分析,并基于该方法获得了研究区2000年-2020年三期土地利用数据;利用遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)定量评价研究区生态环境质量;结合土地利用数据与生态质量评价数据,分析土地利用变化与生态环境质量之间的内在联系,揭示土地利用变化的生态效应。文章主要结论如下:(1)本文借助GEE云平台的数据资源与运算能力,通过编码获取了黄河下游地区土地利用信息与生态环境质量状况。GEE云平台有效解决了大尺度长时间序列遥感数据处理效率低的问题,极大地提高了工作效率。(2)经投票法集成后分类结果的精度高于支持向量机、随机森林、梯度提升树三种分类方法中任一方法,总体精度达到86%以上,Kappa系数也在0.85以上,不同土地利用类型在各期分类结果中也具有较高的制图精度与用户精度,说明本文使用的分类算法分类结果精度可靠。在此基础上,分析研究区土地利用时空变化特征,发现2000年-2020年黄河下游地区主要用地类型为耕地和建设用地,耕地的面积占比超过50%,建设用地的面积占比也始终在20%以上;耕地、林地、草地的面积有所减少,建设用地面积逐步增加,面积增加约2953.06km~2。从土地利用类型转移角度来看,最主要的转移类型为耕地转移为建设用地、草地转移为建设用地。(3)2000年-2020年黄河下游地区RSEI指数均值分别为0.58、0.63、0.60,表明研究区生态环境质量先上升后下降,整体处于改善趋势。黄河下游地区生态环境质量等级主要是以良和中等为主,生态等级变化情况整体以稳定与改善为主,说明研究区生态环境质量基本保持稳定且有所提升。(4)土地利用变化与生态环境质量具有较强关联性。生态环境质量与土地利用格局具有较高的一致性,通过分析不同土地利用类型的RSEI指数,发现耕地、林地、草地区域的RSEI指数均值高于建设用地;通过相关与回归分析法分析了土地利用变化与生态环境质量间的关系,发现生态质量改善区域面积比例与耕地、草地的面积增加量呈极显著正相关关系(R>0,P<0.01),说明耕地、林地、草地面积的增加对于生态质量改善具有积极作用,因此合理规划区域土地利用格局对于改善区域生态环境质量具有重要意义。
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