近20年西南地区森林变化特征遥感监测及时空分析
作者单位：西南大学
学位级别：硕士
导师姓名：韩旭军
授予年度：2022年
学科分类：08[工学] 0816[工学-测绘科学与技术] 081602[工学-摄影测量与遥感]
摘 要：森林作为陆地生态系统的主体,具有稳定的生态环境,被认为是缓解气候变化、维持生态系统服务可持续、促进经济多样化的理想资源,其变化对全球自然环境和社会经济的可持续发展产生了深远的影响,特别是在当今碳达峰碳中和的背景下,森林固碳成为提升生态系统碳汇能力的一条重要途径。自建国后,我国森林经历过大规模的砍伐,尤其在进入21世纪后,受人口增长、经济快速发展和国家政策等多方面影响,森林资源的开发利用强度发生了很大的改变。西南地区位于我国亚热带森林区,作为我国森林资源的主要分布区和木材产区,为国家发展和建设提供了大量木材。到目前为止,西南地区已经基本停止了滥砍滥伐,从过去的大规模砍伐逐步转向人工造林和自然恢复。因此,明晰西南地区森林变化的演变过程,对于我国森林的景观特征,尤其是对西南地区森林资源的保护和规划具有重要的现实意义。遥感技术(Remote Sensing,RS)和地理信息系统技术(Geographic Information System,GIS)技术的快速发展为土地利用变化监测研究提供了多种尺度的时空动态数据,也被广泛应用于森林变化分析研究中。为了准确识别西南地区的森林分布、变化以及影响因素,本文在收集长时间序列土地覆盖数据、全球森林变化(Global Forest Change,GFC)数据、高程数据、植被指数数据、社会经济统计数据的基础上,提取西南地区2001-2019年的森林变化信息,运用景观指数法和新兴时空热点分析的研究方法,分析了西南地区森林变化的时空动态过程,并对其驱动因素进行了探讨,主要得出以下结论:(1)从森林资源的消长情况来看,西南地区植被茂密,林地是其主要土地覆盖类型,2001-2019年来,森林先后经历了“先减后增到现在“动态平衡的复杂变化。在谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)平台上,基于光学遥感GFC数据提取的西南地区森林变化数据的总体精度达到92.53%,Kappa系数为0.81,其数据质量有较高的可靠性。从变化趋势上看,2008年是一个转折点,2008年以前,年损失率大幅增加,2008年以后波动下降,在国家大力推进岩溶地区石漠化综合治理和实施天然林保护工程的政策影响下,植被逐渐转向人工和自然恢复,在此期间,森林资源的开发利用强度维持在较高水平。从空间分布上看,森林变化的发生与地形、地势密切相关,海拔较低、坡度较缓的地方森林更容易遭到破坏。除国家政策影响外,农业发展和城市化进程加快等人为因素的作用也与森林资源的动态变化密不可分。(2)从森林变化的斑块特征来看,西南地区森林损失斑块以小面积斑块为主,平均斑块面积小于1 ha,2001-2019年间,平均斑块面积增加了近1倍,从0.34 ha增加到0.61 ha,斑块的边缘密度同样呈现增加趋势。由于人类活动干扰的影响,低密度(0.01/100 km)、小规模(1 ha)的损失在整个空间分布上占主导地位,斑块面积在1 ha和5 ha阈值下,损失比例分别为41.7%和32%,同时,这也增加了森林监测和保护管理工作的难度。(3)从新兴时空热点分析来看,空间分布上西南地区森林损失从东南部逐渐向整个区域扩散,四川和重庆境内新的损失热点(空间上聚集的大型森林损失斑块)的出现意味着该地的森林正在发生剧烈变化。损失热点更多地集中在广西、云南等地,由于大面积人工林、速丰林的存在,树木种植的收获周期对森林变化的影响显著。在森林资源开发利用强度不断加强的背景下,未来应坚持与时俱进的治理理念,制定合理发展政策,创新林业发展模式,以推动西南地区的森林生态环境保护。
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