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基于多源遥感数据的石漠化信息提取研究

信阳师范学院学报（自然科学版） 2018年第3期31卷 437-442页

作者：陈希兰安军熊康宁廖建军贵州师范大学喀斯特研究院/国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心贵州贵阳550001

利用撒拉溪示范区和花江示范区2016年的12个月份的SAR数据后向散射系数,构建时间序列,进行石漠化信息的提取,同时利用雷达遥感影像和光学遥感影像融合的方法进行喀斯特地区石漠化等级的确定,并选取野外实地验证的方法进行精度验证.结果... 详细信息

利用撒拉溪示范区和花江示范区2016年的12个月份的SAR数据后向散射系数,构建时间序列,进行石漠化信息的提取,同时利用雷达遥感影像和光学遥感影像融合的方法进行喀斯特地区石漠化等级的确定,并选取野外实地验证的方法进行精度验证.结果表明:多源遥感数据支持下的石漠化信息提取方法相比较于传统的光学遥感提取方法,在石漠化地物界定和石漠化强度定级上更加准确和有效.在喀斯特高原山地轻—中度石漠化区,其精度分别提高7.69%和5.99%;在喀斯特高原山地中—强度石漠化区,其精度分别提高9.41%和5.39%.

关键词：雷达遥感后向散射系数时间序列影像融合石漠化信息提取

基于GF-6的植被指数优化石漠化信息提取研究

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基于GF-6的植被指数优化石漠化信息提取研究

作者：韩祯颖中南林业科技大学

学位级别：硕士

石漠化遥感监测可以为有效评估土地退化和石漠化动态信息提供科学依据,对于实时掌握石漠化程度和风险防范具有重要意义。优化石漠化信息提取的关键参数对提高退化状态监测和识别的准确性具有重要作用,然而如何通过优化植被指数反演石漠... 详细信息

石漠化遥感监测可以为有效评估土地退化和石漠化动态信息提供科学依据,对于实时掌握石漠化程度和风险防范具有重要意义。优化石漠化信息提取的关键参数对提高退化状态监测和识别的准确性具有重要作用,然而如何通过优化植被指数反演石漠化关键参数是当前研究的难点。作为携带红边波段的新数据源,高分六号卫星(GF-6)对红边关键参数优化石漠化应用和揭示还有不足。本研究以典型石漠化区普定县为例,在归一化差值植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、差值植被指数(DVI)基础上引入GF-6的红边波段,构建红边植被指数,然后反演植被覆盖度(FVC),并且结合基岩裸露率(EBF)、坡度组成石漠化信息提取方案。最后基于综合指数法、最大似然法、随机森林分类法提取石漠化程度信息。分析对比不同方案以及不同多光谱遥感反演方法下FVC和石漠化分类精度,以此检验GF-6红边波段是否能优化石漠化信息程度提取,揭示GF-6红边波段对石漠化信息提取的影响,并且提出优化途径。本研究可为石漠化多光谱遥感监测方法的改进,以及Landsat和GF系列卫星的组合运用提供了参考。结果如下:(1)不同红边波段利用方式对FVC结果影响有差异,优化效果最好的是红边波段1、2的平均值替代红波段的方案。其中代替NDVI的红波段(NDVInir&meanRE)反演的FVC精度最高(OA=83.06%,Kappa=0.7709,PA和UA分别为46.15%-100.00%、60.00%-87.64%),对比没有使用红边波段反演的FVC,OA提高了 5.65%,Kappa系数提高了0.0768,并且主要是中至高程度的FVC精度得到提高,PA提高了1.85%-14.29%,UA提高了4.31%-10.00%。表明红边波段均值替换红波段方式构建的植被指数对石漠化地区植被敏感性最高,尤其是NDVInir&meanRE。原因是该指数在植被与土壤、基岩等的反射率差异较为显著,更加适用像元二分模型对研究区植被与其他类型的区分。(2)使用综合指数法提取石漠化程度信息中,是红边波段1、2的平均值替代红波段方式的方案优化效果最优,并且NDVInir&meanRE方案信息提取精度最高(OA=91.13%,Kappa=0.8728,PA和UA分别为80.00%-95.00%、77.78%-94.23%),对比没有红边波段参与的方案,OA提高了1.61%,Kappa系数提高了0.0245,精度的提升主要体现在较低和高严重石漠化程度等级,PA提高了3.33%-14.29%、UA 提高了 2.41%-8.57%。表明 NDVInir&meanRE优化的FVC效果可以体现在后续的石漠化信息提取结果中。因此本研究提出了使用NDVInir&meanRE反演植被信息,并且使用综合指数法反演石漠化信息提取的优化途径。(3)最大似然法和随机森林分类提取石漠化程度信息结果表明,都是红边波段1代替红波段方案优化效果最优,OA分别提高了4.05%、0.42%,Kappa系数分别提高了0.0551、0.0042,分别体现在中度和重度石漠化(PA分别提高了8.65%、13.33%,UA提高了1.52%、11.13%)、轻度石漠化(PA提高了3.80%,UA提高了0.32%)。表明红边波段1代替NDVI的红波段后优化的FVC等级对这两种方法提取石漠化程度信息影响更大,这与综合指数法的结果有差异。因此GF-6红边波段可以优化石漠化信息提取,但要依据提取的方法,选择红边波段的利用方式。(4)与Landsat-8反演的FVC及其参与的石漠化信息提取结果对比,没有使用红边波段GF-6方案和部分使用红边波段的GF-6方案的精度都有提高,OA分别提高了0.81%-52.02%、4.24%-35.08%,Kappa系数分别提高了0.0077-0.5679、0.0544-0.4520。表明GF-6更高的空间分辨率可以优化FVC反演,进一步提高石漠化程度信息提取精度。但是依据使用GF-6红边波段的方式和石漠化程度信息提取的方法不同,红边波段对这些结果的影响是双向的,并且有些红边波段使用方式对精度的影响大于更高空间分辨率的积极影响。因此相比Landsat-8,GF-6 WFV波段的加入可以优化石漠化程度信息提取,并且红边波段的使用方式和石漠化程度信息提取方法的选取对精度优化具有重要意义。

关键词：石漠化信息提取 GF-6 WFV 综合指数法机器学习普定县

典型小流域喀斯特石漠化演变特征及其关键表征因子与驱动因素

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生态学报 2019年第16期39卷 6083-6097页

作者：王明明王世杰白晓永李世杰李汇文操玥习慧鹏中国科学院大学地球化学研究所月球与行星科学研究中心贵阳550081 中国科学院大学地球化学研究所贵州省科技厅普定喀斯特研究综合试验站安顺562100 中国科学院大学地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049

中国西南喀斯特区域土地石漠化生态灾难已经严重制约了经济和社会的发展,而对石漠化进行治理,其空间分布信息的准确提取是必不可少的。针对现有石漠化信息提取技术存在不可能发生喀斯特石漠化(Impossible to develop karst rocky desert... 详细信息

中国西南喀斯特区域土地石漠化生态灾难已经严重制约了经济和社会的发展,而对石漠化进行治理,其空间分布信息的准确提取是必不可少的。针对现有石漠化信息提取技术存在不可能发生喀斯特石漠化(Impossible to develop karst rocky desertification,IKRD)范围提取不准确,关于石漠化的时空演变分析较少及其驱动因子、表征因子繁杂等问题,本文以典型喀斯特流域后寨河流域为研究对象,基于高精度影像识别提取IKRD范围,利用植被覆盖度、岩石裸露率对研究区域准确提取石漠化信息,揭示该区域不同石漠化等级的时空演变规律,同时探明石漠化分布与地表反照率、坡度的相关性。研究结果表明:(1)2005年至2010年后寨河流域石漠化程度整体在恶化,在后寨河流域西南部分和中部极少区域石漠化程度有所减轻,其余区域基本未发生变化,而在2010年至2015年后寨河流域石漠化程度大部分区域都呈减轻状态,而且石漠化程度减轻强度较大,在南侧大部分区域石漠化程度都呈减轻状态,且强度较大。(2)2005年至2010年后寨河流域石漠化程度减轻、未发生变化以及加重的面积分别为4.23 km^2、25.736 km^2、20.81 km^2,各部分面积占比分别为8.3%、 50.7%、41%。(3)2010年至2015年后寨河流域石漠化程度减轻、未发生变化以及加重的面积分别为31.87 km^2、16.57 km^2、6.85 km^2,各部分面积占比分别为57.6%、30%、 12.4%。(4)石漠化区域的坡度、地表反照率主要集中在2°-22°、0.12-0.21之间,而且随着坡度值的增加,潜在石漠化、重度石漠化面积占比增高,轻度石漠化和中度石漠化面积占比降低,随着地表反照率增加潜在石漠化、轻度石漠化面积占比增高,重度石漠化面积占比降低。综上所述,在2005年至2015年间,后寨河流域石漠化演变因贵州省2008年至2010年开始实施退耕还林还草等石漠化综合治理工程而呈现先恶化,后减轻的状态,同时通过对该区域石漠化分布与地表反照率、坡度的相关分析发现,地表反照率和坡度可以作为石漠化研究的辅助表征因子和驱动因子。

关键词：石漠化信息提取植被覆盖度岩石裸露率地表反照率

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广西石漠化与城镇化耦合协调的时空异质性

中国水土保持科学 2024年第3期22卷 154-161页

作者：朱鹏飞白慧吴秀芹张克斌北京林业大学水土保持学院北京100083

石漠化是西南喀斯特地区的典型生态环境问题。如何正确认识石漠化与城镇化的耦合关系,是制订石漠化治理政策和指导城镇可持续发展的必要条件。基于Google Earth Engine调用Landsat影像构建石漠化程度评价模型并计算综合石漠化指数。利... 详细信息

石漠化是西南喀斯特地区的典型生态环境问题。如何正确认识石漠化与城镇化的耦合关系,是制订石漠化治理政策和指导城镇可持续发展的必要条件。基于Google Earth Engine调用Landsat影像构建石漠化程度评价模型并计算综合石漠化指数。利用熵值法与线性加权法计算综合城镇化指数,借助耦合协调度模型探究2000—2020年石漠化与城镇化耦合协调度演化的时空特征。结果表明:1)石漠化程度呈下降趋势,但区域差异明显,重度和极重度石漠化集中分布在中部和西南部地区。城镇化水平快速发展,东部地区的城镇化水平高于西部地区;2)石漠化与城镇化的耦合协调度不断提高,从2000年的“不协调发展,城镇化滞后”逐步过渡到2020年的“转型发展,石漠化滞后”;3)城镇化水平提升越快的县(区),其石漠化治理效果越明显,相应的耦合协调度越高。研究结果可为当地政府制订可持续发展的城镇化方案、更好地处理城镇化与生态环境保护的关系提供参考。

关键词：石漠化信息提取城镇化耦合协调 Google Earth Engine

石漠化区小流域综合治理可持续发展评价 ——以贵州省金沙县乌箐河小流域为例

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石漠化区小流域综合治理可持续发展评价 ——以贵州省金沙县乌箐...

作者：方健梅中国林业科学研究院

学位级别：硕士

我国西南岩溶地区，生态系统脆弱，水土流失及石漠化问题严重，加之人口压力过大，生态退化加速，严重阻碍了该地区的可持续发展。2008年，我国启动西南岩溶地区石漠化综合治理工程，有效地改善了区域生态环境。小流域是石漠化综合治理... 详细信息

我国西南岩溶地区，生态系统脆弱，水土流失及石漠化问题严重，加之人口压力过大，生态退化加速，严重阻碍了该地区的可持续发展。2008年，我国启动西南岩溶地区石漠化综合治理工程，有效地改善了区域生态环境。小流域是石漠化综合治理的基本单元，也是可持续发展评价的基本单元，综合治理能否促进该地区的可持续发展，是值得关注的重要问题。进行石漠化区小流域综合治理可持续发展评价，指出可持续发展的贡献因子及限制因子，并提出对策建议，对石漠化综合治理的顺利开展具有积极意义，对小流域乃至整个石漠化区的可持续发展具有重要参考价值。本文对贵州省金沙县典型石漠化综合治理小流域——乌箐河小流域进行可持续发展评价，通过小流域可持续发展评价指标体系构建及定量评价，得出以下结论：（1）结合生态学、景观生态学等理论，首次尝试将景观格局指数纳入小流域可持续发展评价指标体系，根据岩溶地区特点，确定小流域可持续发展评价指标体系的构建原则，并在该原则指导下，采用理论分析法、频度统计法和专家咨询法，构建石漠化区小流域综合治理可持续发展评价指标体系：由景观格局、生态环境、资源条件、经济发展、社会进步、人口条件、科教卫生7个方面共32个指标构成，该体系目标明确，可操作性强，具有较强的推广性。（2）本文运用遥感、地理信息系统、修正的通用土壤流失方程，结合入户调查、资料收集等方法，实现评价指标体系的量化采集，并采用比重法对指标进行了标准化处理，该方法提高了评价结果的准确性和可靠性，对岩溶石漠化区小流域可持续发展定量评价具有重要参考价值。（3）本文运用层次分析法和德尔菲法确定指标的权重，得出对石漠化区小流域综合治理可持续发展影响最大的是生态环境，权重为0.3323，其次是资源条件（0.1969）和景观格局（0.1837）。在对32个指标进行权重分析的基础上，得出对可持续发展影响最大的6项指标：土壤侵蚀模数（0.1531）、石漠化面积所占比重（0.1132）、蔓延度指数（0.1047）、人均林草地面积（0.0657）、人均纯收入（0.0627）、安全饮用水户数比例（0.0536）。（4）本文采用线性加权模型对乌箐河小流域综合治理前后的可持续发展度进行计算，得出治理前2004年和2007年的可持续发展度分别为0.3932和0.3776，未达到可持续发展水平，与2004年相比，2007年小流域的经济、社会和科教卫生事业等方面有所进步，但由于石漠化面积增加，土壤侵蚀强度增大等原因导致生态环境恶化，林草地资源减少，最终导致整体可持续发展能力降低，而在治理后的2010年，由于林草地资源明显增加，土壤侵蚀减弱，石漠化面积有所减少，以及其他条件的改善，使小流域的可持续发展能力得到提升，可持续发展度达到0.4890，虽仍处于不可持续发展阶段，但即将步入基本可持续发展阶段，由此可见石漠化综合治理工程对小流域可持续发展起到重要作用。（5）本文运用距离法查找乌箐河小流域可持续发展的限制因子，得出治理前限制可持续发展的主要因子有沼气池普及率、参加各类培训人数比例、新型农村社会养老保险普及率、有效灌溉率、安全饮用水户数比例、石漠化面积所占比重、电话普及率、贫困人口比重等，在治理后的2010年，可持续发展的主要限制因子是有效灌溉率、石漠化面积所占比重、人均抚养系数等。本文针对可持续发展的最薄弱环节提出对策建议，旨为小流域的可持续发展提供参考依据。

关键词：小流域综合治理石漠化信息提取 RUSLE 可持续发展评价指标体系

鄂西南岩溶地区石漠化动态变化及驱动因素研究——以恩施市为例

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鄂西南岩溶地区石漠化动态变化及驱动因素研究——以恩施市为例

作者：余可进湖北民族大学

学位级别：硕士

石漠化是我国西南喀斯特地区面临的重要环境问题之一,其演化过程和驱动机制分析一直是相关研究领域的难点和热点,把握地区石漠化时空分布规律及其变化特征,探究石漠化变化相关驱动机制,对于水土流失防治、生态环境改善、穷苦地区人民脱... 详细信息

石漠化是我国西南喀斯特地区面临的重要环境问题之一,其演化过程和驱动机制分析一直是相关研究领域的难点和热点,把握地区石漠化时空分布规律及其变化特征,探究石漠化变化相关驱动机制,对于水土流失防治、生态环境改善、穷苦地区人民脱贫致富等方面具有重要意义。本研究选取湖北省西南部,地理环境较为恶劣、经济发展相对落后、多民族聚居的恩施市,通过利用研究区3期(2007年、2011年、2015年)遥感影像,基于ENVI5.1、Arc GIS10.2以及SPSS22.0数据处理和分析平台,运用转移矩阵、CA-Markov模型、主成分分析以及灰色关联分析等方法,对恩施市2007年-2015年的石漠化表征因子(植被覆盖度、基岩裸露率)及石漠化类型的变化规律及驱动机制开展了一系列分析,基于研究为地区石漠化综合治理决策提供建议。研究结果表明:(1)恩施市植被覆盖度以较高以上植被覆盖度(HFC、FFC)为主,总体分布特征是中部地区及东北部地区植被覆盖度较低,向西南部及西北部的覆盖度逐渐升高,高覆盖的植被主要集中在西南部及东南部地区。(2)2007-2011、2011-2015、2007-2015三个时间段内,恩施市岩石裸露率整体呈现降低的趋势,结合恩施市行政区划进行查看,存在升高的地区位于恩施市中部(屯堡乡)、北部(太阳河乡、龙凤镇)及西南部等地区(芭蕉乡、盛家坝乡)。(3)恩施市石漠化分布特征为局部层带状,其余地区散点分布,石漠化程度较高地区大部集中在研究区中部及东北部,于南部地区也有零散分布。但总体石漠化程度较轻,重度石漠化类型面积较少,整体已石漠化程度以轻度、中度为主。(4)2007-2011年,石漠化好转比例(16.36%)>恶化(2.83%),好转型面积为主的区域面积位于研究区中东部及东北部;2011-2015年石漠化好转(7.02%)>恶化(6.62%);2007-2015年,石漠化类型好转(15.90%)>恶化(1.98%),出现变化的石漠化区域为中部、东部地区(三岔乡、崔家坝镇、沙地乡、新塘乡等)。(5)潜在石漠化和轻度石漠化演变过程较为激烈,潜在石漠化变化速率最大,2007-2011年间达到了85.35km2/a,轻度石漠化变化速率最高时期同样在2007-2011年内达到51.26km2/a。(6)经CA-Markov模型预测得到恩施市2037年石漠化各类型数据,无石漠化类型为1941.85 km2、潜在石漠化1237.11km2、轻度石漠化501.34 km2、中度石漠化155.25 km2、重度石漠化60.44 km2。(7)整体石漠化类型关联度较高的因子为X森林覆盖率(关联均值为0.913)、X年末耕地总资源(关联均值为0.916)、X农业人口密度(关联均值为0.917),指标体系总关联度较低的为X园地面积(关联均值为0.468)、X25度以上坡耕地面积(关联均值为0.524);其余驱动指标评价因子,关联均值均在0.6以上。在2007-2015年间,恩施市石漠化演变过程因各项生态恢复政策及综合治理工程的实施,地区石漠化整体呈现减轻优化的状态,同时通过对地区石漠化时空变化速率、趋势进行分析预测,至2037年时恩施市石漠化程度将更大程度的改善和优化。在石漠化变化的基础上利用统计学方法将地区各类相关驱动因子进行关联分析,探究了地区石漠化驱动机制,并得到各石漠化类型对应驱动因子关联度。本文提供的石漠化提取方法快速高效,制作提取的图件、数据可为地区石漠化研究提供参考,得出的结论可为地区石漠化治理提供科学支撑。

关键词：石漠化信息提取植被覆盖度时空变化趋势预测驱动机制

喀斯特石漠化地区遥感影像的决策树分类——以贵州省黔南州长顺县凯佐乡为例

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安徽农业科学 2013年第25期41卷 10515-10518页

作者：马书勇朱星磊安裕伦青海省核工业地质局青海西宁810016 贵州师范大学地理与环境科学学院贵州贵阳550001

喀斯特石漠化是在自然和人为因素相互作用下土地退化的现象。石漠化地区的遥感影像分类以往采用的是监督分类和非监督分类,但它们单纯地利用像元的亮度特征,分类精度低,往往不能满足实际的应用需要。决策树分类是一种新的遥感影像分类... 详细信息

喀斯特石漠化是在自然和人为因素相互作用下土地退化的现象。石漠化地区的遥感影像分类以往采用的是监督分类和非监督分类,但它们单纯地利用像元的亮度特征,分类精度低,往往不能满足实际的应用需要。决策树分类是一种新的遥感影像分类技术。以凯佐乡为研究对象,使用了ASTER影像数据、DEM和岩性数据,通过提取归一化植被指数、比值植被指数、地形坡度等数据建立分类规则,构建决策树。在ENVI软件支持下,获得了研究区的决策树分类影像。通过计算影像分类精度和Kappa系数。得到了以下结论:运用决策树分类法对石漠化地区遥感影像进行分类,可取得较理想的分类效果;实现了石漠化信息的自动化提取;若采用的遥感影像波段更多,DEM分辨率更高并减少数据处理中的误差将能够进一步提高分类精度。

关键词：喀斯特石漠化地区影像分类决策树石漠化信息提取

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贵州省六盘水市石漠化遥感—GIS评价

云南地理环境研究 2005年第5期17卷 15-19页

作者：张红玉李武福郭颖西南林学院保护生物学学院云南昆明650224 云南大学云南昆明650223 贵州省林业调查规划院贵州贵阳550003

以六盘水市为研究区,以ETM遥感数据和1:25万的国家标准基础地理数据为主要数据源,辅助以地面样地调查数据,建立石漠化与诸因子相关关系模型,将诸因子转化为遥感定量指标,研究遥感专题信息快速提取,形成RS、GIS集成的石漠化信息提取技术... 详细信息

以六盘水市为研究区,以ETM遥感数据和1:25万的国家标准基础地理数据为主要数据源,辅助以地面样地调查数据,建立石漠化与诸因子相关关系模型,将诸因子转化为遥感定量指标,研究遥感专题信息快速提取,形成RS、GIS集成的石漠化信息提取技术。通过以上技术处理,实现了六盘水市喀斯特地区的石漠化现状遥感-GIS快速调查评价,得到六盘水市石漠化信息地理数据库等数据,为政府部门实现宏观决策提供理论依据和科学数据。

关键词：遥感 GIS 石漠化信息提取六盘水市