黄土高原土地覆被变化轨迹分析

黄土高原土地覆被变化轨迹分析

王玮

长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054

摘要：水土流失是黄土高原地区重要的生态环境问题之一，对黄土高原地区的土地覆被变化研究对能更加明确对该地区人类活动与自然环境之间的相互关系，并且可为当前及未来黄土高原水土流失治理提供导向。

关键词：黄土高原、土地覆被变化、轨迹

土地覆被变化是反映人类活动与自然环境之间相互作用最敏感的指标之一[1]。干旱环境占主导地位的生态系统往往比较脆弱，土地覆被变化往往反映出由于过度的人类活动对环境的重大影响。黄土高原地区是中国水土流失较为严重的地区之一，土地资源退化、河道淤塞、洪水灾害等俊辉由水土流失导致。尽管影响水土流失的因素很多，但不合理的土地利用是造成土壤侵蚀加剧、生态环境恶化的主要原因[2]。

1研究区介绍

黄土高原地区(33°43'N-41°16'N,100°54'E-114°33'E)，位于中国中部偏北。地势由西北向东南倾斜，在行政区划分上主要包括山西西部、陕西大部、甘肃东部、青海东北部、宁夏、河南西北部、内蒙古南部共七个省[6]。黄土高原为中国四大高原之一，区域主要的河流是黄河、汾河和清水河，并且以黄河为骨干，黄土高原地处内陆,处于温带季风气候,气温年较差、日渐差大,它的总体地势是自东北向西南波状下降。由于黄土高原地区的特殊地形,自然条件以及植被类型的复杂，同时受人类活动的影响,使得黄土高原地区形成丰富的土壤类型，并且使黄土高原是世界上水土流失最严重和生态环境最脆弱的地区之一[7]。

2数据来源与研究方法

2.1数据来源

ESACCI-LC地图作为第一个发布的年度全球时间序列的土地覆被图，从1992年到2015年，通过合并基于ESA的GlobCover产品的多个地球观测产品，CCI-LC采用LCCS分类体系，基于MERIS和SPOTVEGETATION数据，将全球分为22个气候区进行分类，分类方法是非监督分类（增加机器学习法进行改进），总体准确度约为71.1％[8]。经验证ESACCI-LC数据对林地及耕地分类变化更为敏感且精准，且由于本文研究区为黄土高原地区，林地与耕地的变化为该地区土地覆被变化关注的热点和重点，故本文采用ESACCI-LC数据作为源数据。

2.2研究方法

2.2.1分类

本文根据ESACCI-LC地图重新组合了CCI-LC2级类型（包括36种LC类型，如表1所示），即农田（包括LC代码10,11,12,20,30,40），林地（包括LC代码50,60,61,62,70,71，72,80,81,82,90,100,110,160,170），草地（包括LC代码130,140,180），灌从（包括LC代码120,121,222），冰雪（包括LC代码220），水体（包括LC代码210），城镇及建设用地（包括LC代码190）和裸露或稀少植被覆盖（包括LC代码150,152,153,200,201,202）。

表1用于变化检测的新土地类别与CCI-LC类别中使用的图例之间的对应关系

2.2建立土地覆被变化轨迹

为了分析人类对环境的时间影响，我们将所有发现的轨迹分为三个一般类别：即未发生改变的，人为引起的变化和自然变化。未更改的土地覆被分类表明在过去21年中在样本点上发现了相同的土地覆盖类型。考虑到可能的分类错误包括可能在轨迹中创建一次性错误类，一些模糊情况也包括在这种类型中。由人类活动引起的决定性变化包括修建水坝/水库和种植。这些变化是自然变化类包括由于自然过程或轻微的人类活动（例如轻度放牧）而导致的那些反复的变化。例如，草原可能在夏季被淹没，随后因为强烈的蒸发蒸腾而变成咸草。此类轨迹的示例是（淹没，侵蚀和恢复）和（重复淹没）。

3区域统计与变化分析

表2和图1显示了黄土高原地区土地覆被类型的面积统计数据及其在21年研究期间的时空变化状况。从空间格局上看，裸露或稀少植被覆盖的地区主要分布在黄土高原西北部地区，如内蒙古自治区伊克昭盟和宁夏自治区吴忠市部分地区；林地主要分布在陕西南部秦岭地区和中部子午岭黄龙山山区、山西太行山脉一带；草地也主要分布在黄土高原西北部地区。

参考文献：

[1]ZhouQ,LiB,KurbanA.TrajectoryanalysisoflandcoverchangeinaridenvironmentofChina[J].InternationalJournalofRemoteSensing,2008,29(4):1093-1107.31

[2]易浪,任志远,张翀,etal.黄土高原植被覆盖变化与气候和人类活动的关系[J].资源科学,2014,36(1):166-174.

[3]刘黎明.黄土高原持续土地利用研究[J].资源科学,1998,20(1):54-61.