基于遥感的土地退化指标因子提取和综合评价

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本文在前人土地退化研究工作的基础上,以遥感反演出的生物量、NDVI、植被覆盖度、土壤水分指数(TVDI)、土壤质地为指标因子,利用层次分析法构造了土地退化综合评价体系,以新疆为实验区并对中国北方地区的土地退化进行了评价和分析。 主要研究成果和创新点包括: (1)评价了遥感反演方法的适用性,实现了土地退化指标因子的遥感反演。 土地退化指标因子的遥感反演是建立土地退化评价体系的基础,以基准原则、量化原则、实用性原则和空间信息化原则为选择标准,选取了生物量、NDVI、植被覆盖度、TVDI和土壤质地作为五个土地退化评价体系的指标因子。在新疆实验区,生物量采用以EVI为遥感参数的幂函数模型、植被覆盖度采用以MSAVI为遥感参数的线性回归模型、TVDI采用以NDVI与LST为遥感参数构建的特征空间方法,土壤类型则采用最大似然监督分类方法,以MODIS数据产品为数据源来进行遥感反演。试验证明,MODIS系列产品与辅助数据的集成,可提供反映土地覆盖、土壤水分、土壤类型或性质的信息,对土地退化的研究具有适用性。 (2)建立了基于遥感的土地退化监测指标体系和综合评价方法。 层次分析法是一种定性与定量相结合的决策分析方法,在判断矩阵的构造上具有比较大的主观性和随意性。在判断矩阵比较标度的确定上,只有定性的比较,而没有定量的标准。使用层次分析法可以定性的分析土地退化状况,通过层次分析法建立的模型可以得到半定量化的归一化土地生产能力变化指数。本文使用层次分析法构造了五个指示因子的判断矩阵,并通过判断矩阵特征向量的计算,得到了土地退化指标因子的权重,构建了土地退化综合评价公式。 (3)综合利用土地利用数据和土地退化数据,开展了土地资源利用及其生产能力变化的时空分析。 根据生物量、NDVI、植被覆盖度、土壤水分指数和土壤质地2000年至2004年生长季(7月、8月)的变化数据,结合综合评价指标公式,计算出土地退化结果。将土地退化分为轻度、中度、重度和严重四个等级。结合过去10余年新疆土地利用及其动态变化数据,分析了新疆土地生产能力因土地退化而产生变化的空间分布特征。研究发现:超载过牧、草场基本建设滞后、病虫害及持续多年自然灾害等因素的影响造成了巴音布鲁克草原的严重退化;耕地“占一补一”政策使东部各省份在占用耕地进行城市建设的同时更加关注在新疆进行耕地开垦,从而造成了新疆耕地生产能力变化显著。 实验结果表明,土地退化评价体系能够很好的评价和分析土地生产能力变化情况。也说明了土地退化和荒漠化之间本质的区别:土地退化关注于土地生产能力的下降,而荒漠化更加关注于荒漠景观的形成。 (4)分析了土地退化综合评价体系在大尺度大区域范围内的可推广性和适用性。 为了研究土地退化综合评价体系在大尺度大区域范围内的适用性、可推广性,选择了生物量、NDVI、植被覆盖度和TVDI作为土地退化综合评价指标体系的4个指标因子对中国北方地区2000年至2004年的土地生产能力变化状况进行了评价和分析。得到了以下结论:土地退化综合评价体系能够在大尺度大区域范围内推广和使用,并能取得较好的评价效果;大尺度大区域的自然环境、土壤类型、退化形式更加复杂,只有对土地退化综合评价体系的指标因子作调整和添加,才能将土地退化评价体系更好的推广至全国范围,更加准确的评价和分析大尺度大区域的土地退化状况。
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