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国土资源遥感  2020, Vol. 32 Issue (3): 121-128    DOI: 10.6046/gtzyyg.2020.03.16
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基于Landsat8卫星影像土地利用景观破碎化研究——以陕西省延安麻塔流域为例
李国庆1,2(), 黄菁华1,2, 刘冠3, 李洁3, 翟博超3, 杜盛1,2
1.西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,杨凌 712100
2.中国科学院水利部水土保持研究所,杨凌 712100
3.西北农林科技大学林学院,杨凌 712100
A study of the landscape fragmentations of land cover structure based on Landsat8 remote sensing image: A case study of Mata watershed in Yan’an, Shaanxi Province
LI Guoqing1,2(), HUANG Jinghua1,2, LIU Guan3, LI Jie3, ZHAI Bochao3, DU Sheng1,2
1. State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau, Northwest A&F University, Yangling 712100,China
2. Institute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources,Yangling 712100, China
3. College of Forestry, Northwest A&F University, Yangling 712100, China
全文: PDF(2057 KB)   HTML  
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摘要 

景观破碎化的过程将伴随着景观的功能衰退,因此对景观破碎化的研究对于及时监控生态安全与土地优化调整具有重要意义。以陕西省延安麻塔流域为研究对象,通过对Landsat8卫星影像的解译,获取土地利用图; 利用6个景观指数评估麻塔流域在斑块、景观要素、景观3个层次的景观破碎化程度。研究结果表明: Landsat8卫星能够准确地刻画该区的土地利用现状,监督分类精确度为74%,Kappa值为0.68; 麻塔流域土地利用可以分成6个类型: 森林、灌木、草地、果园、农田和其他(道路和房屋),其中果园在所有土地利用类型中占据的面积最大; 森林、果园和其他3类土地利用类型的景观破碎化程度低,它们在生态防护和农业生产服务方面发挥重要的景观功能; 灌木、草地和农田的景观破碎化严重,它们在生态防护和农业生产方面的景观功能已经被削弱; 将灌木、草地和农田的小斑块改造成相邻大斑块的土地类型将提高麻塔流域景观整体化水平,有利于麻塔流域整体景观功能的提升。

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李国庆
黄菁华
刘冠
李洁
翟博超
杜盛
关键词 景观破碎化土地利用遥感影像随机森林麻塔流域    
Abstract

The process of landscape fragmentation is accompanied by the decline of landscape function. Therefore, the study of landscape fragmentation is of great significance for timely monitoring of ecological security and adjustment of land cover structure. This research was designed to map the current status of land cover structure of Mata watershed using supervised classification algorithms in south of Yan’an City based on Landsat 8 satellite data and to describe its landscape fragmentation using six fragmentation indices at three organization levels: patch, class, and landscape. The results are as follows: ① The status of land cover in this area can be characterized accurately based on Landsat8 satellite image and the accuracy of supervised classification is 74% together with the kappa value of 0.68; ② Mata watershed can be classified into 6 land cover classes, i.e., forest land, shrub land, grass land, orchards land, farm land, and others land (road and village). The orchard land occupies the largest area in all land cover types; ③ The extent of landscape fragmentation for shrub, grass and farm lands is relatively more serious than that of forest, orchard and others lands, indicating that landscape functions of shrub, grass and farm lands have been weakened in capability of ecological protection and agricultural production; ④ Transforming small patches of shrub, grass and farm lands into adjacent land type with large patches should improve the integration level of landscape in the Mata watershed, which is conducive to the improvement of landscape function in Mata watershed.

Key wordslandscape fragmentation    land cover    remote sensing image    random forest    Mata watershed
收稿日期: 2019-08-26      出版日期: 2020-10-09
:  TP79  
基金资助:国家重点研发计划项目“黄土高原人工生态系统结构改善和功能提升技术”(2017YFC0504601);国家自然科学基金项目“潜在植被约束条件下气候变化诱导树种聚合模式演变及其对森林经营启示——以黄土高原为例”(31971488)
作者简介: 李国庆(1983-),男,副研究员,主要从事植被恢复与GIS模拟的研究。Email: liguoqing@nwsuaf.edu.cn
引用本文:   
李国庆, 黄菁华, 刘冠, 李洁, 翟博超, 杜盛. 基于Landsat8卫星影像土地利用景观破碎化研究——以陕西省延安麻塔流域为例[J]. 国土资源遥感, 2020, 32(3): 121-128.
LI Guoqing, HUANG Jinghua, LIU Guan, LI Jie, ZHAI Bochao, DU Sheng. A study of the landscape fragmentations of land cover structure based on Landsat8 remote sensing image: A case study of Mata watershed in Yan’an, Shaanxi Province. Remote Sensing for Land & Resources, 2020, 32(3): 121-128.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2020.03.16      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2020/V32/I3/121
Fig.1  延安麻塔流域所在的位置
层次 指标 描述 单位
斑块层次 斑块面积 斑块面积 hm2
景观要素层次 斑块数量 景观要素斑块的个数
斑块密度 景观要素斑块数量除以景观要素斑块面积 个/hm2
平均斑块面积 景观要素总面积除以景观要素斑块数量 hm2
香农多样性 反映景观要素内所有斑块的多样性
景观
层次
斑块数量 景观斑块的个数
斑块密度 景观斑块数量除以景观斑块面积 个/hm2
最大斑块指数 景观最大斑块面积除以景观总面积 %
香农多样性 反映景观内所有斑块的多样性
Tab.1  景观破碎化指数及其含义
Fig.2  随机森林和最大似然模型的6种土地利用的敏感度和特异度指数
Fig.3  麻塔流域土地利用图及其对应面积分布
Fig.4  麻塔流域景观斑块面积对数值分布频率
土地类型 斑块数量/
斑块密度/
(个·hm-2)
平均斑块
面积/hm2
香农多样性
森林 9 0.40 2.50 0.89
灌木 35 1.20 0.84 3.08
草地 39 0.75 1.32 2.27
果园 11 0.09 11.04 0.63
农田 22 2.61 0.38 2.69
其他 11 1.01 1.00 2.05
Tab.2  麻塔流域景观要素破碎化指数
指标 数值 单位
斑块数量 127
斑块密度 0.52 个/hm2
最大斑块指数 42.57 %
香农多样性 2.83
Tab.3  麻塔流域景观整体破碎化指数
Fig.5  敏感度指数与景观要素破碎指数的函数关系
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