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国土资源遥感  2020, Vol. 32 Issue (3): 191-199    DOI: 10.6046/gtzyyg.2020.03.25
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洞庭湖区城镇化与鸟类生境时空分异及关联分析
刘慧(), 齐增湘(), 黄傅强
南华大学建筑学院,衡阳 421001
Spatio-temporal difference and correlation of urbanization with avian habitats in Dongting Lake area
LIU Hui(), QI Zengxiang(), HUANG Fuqiang
School of Architecture, University of South China, Hengyang 421001, China
全文: PDF(6218 KB)   HTML  
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摘要 

城镇化导致的栖息地环境恶化是生物多样性减少的重要原因。基于1995—2015年间Landsat TM/OLI影像、数字高程模型(digital elevation model,DEM)、矢量边界、气候因子等数据,在ENVI,ArcGIS,MaxEnt等软件的支持下,构建了基于分类回归树(classification and regression tree,CART)算法获取规则的洞庭湖区影像解译体系,并采用网格分析、空间插值等方法,对城镇化与鸟类适宜生境时空分异特征及其相关性进行了研究。结果表明: 基于CART获取规则的决策树分类方法与普通影像分类方法相比较,精度有所提高。湖区建设用地总面积在20 a间共增加了808.61 km 2,高强度扩张区域由3市的市区中心逐渐向县级市蔓延,但整体扩张速率在2005年后逐渐降低。20 a以来,鸟类适宜生境面积减少了195.19 km 2,整体适宜程度下降,但随着湖区环境整治工作的开展,在2000年后,由南洞庭湖区域开始,整体情况逐步好转。面积变化量回归、空间范围比对结果表示,乡镇建设用地的快速无序扩张使得湖区鸟类栖息地的适宜程度降低; 为保护湖区鸟类生境,应对湖区生态用地进行严格保护,对乡镇建设用地扩张进行合理的空间规划与调控。

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刘慧
齐增湘
黄傅强
关键词 洞庭湖CART决策树城镇化鸟类生境时空分异    
Abstract

The deterioration of habitats caused by urbanization is an important reason for biodiversity loss. Based on Landsat TM/OLI images, DEM, digital maps and local climatic data from 1995 to 2015, the authors constructed the image interpretation system of Dongting Lake area, which was based on CART acquisition rules. According to the LUCC data obtained, the authors analyzed the spatio-temporal difference and correction of urbanization and avian habitat in Dongting Lake area, with the support of the software such as ENVI, ArcGIS, and MaxEnt. The results show that the classification method based on the CART algorithm for acquisition rule gained a higher precision than the ordinary classification method. The construction land in lake area increased by 808.61 km 2 in 20 years, the high-intensity expansion area was spread from the urban center to the county-level city, and the expansion rate gradually decreased after 2005. In the past 20 years, the suitable habitat area of waterfowls has decreased by 195.19 km 2, and the overall suitability of this area has been declined. However, the situation has gradually improved since 2000 with the government’s efforts to rectify the environment. The results of polynomial fitting and spatial comparison indicate that rapid and disorderly expansion of township construction land has reduced the suitability of avian habitats in lake area, and that, to protect avian habitats, people should take effective measures to protect the ecological land around there and rationally plan and control the expansion of construction land in towns and village areas.

Key wordsDongting Lake    CART decision tree    urbanization    avian habitat    spatio-temporal difference
收稿日期: 2019-10-22      出版日期: 2020-10-09
:  X24  
  TP79  
基金资助:湖南省科技厅科技计划重点项目“洞庭湖生态保护及生物多样性保护”(2015SK2003);湖南省社科智库课题项目“湖南生态农业发展瓶颈及破解对策研究”(ZK2017025);湖南省哲学社会科学基金项目“基于生态优先的洞庭湖地区城镇空间规划管控研究”(18YBQ106);衡阳市科技厅重点实验室项目“生态型区域—城市规划与管理”(2018KJ113)
通讯作者: 齐增湘
作者简介: 刘慧(1996-),女,硕士研究生,研究方向为土地利用规划。Email: 1341438323@qq.com
引用本文:   
刘慧, 齐增湘, 黄傅强. 洞庭湖区城镇化与鸟类生境时空分异及关联分析[J]. 国土资源遥感, 2020, 32(3): 191-199.
LIU Hui, QI Zengxiang, HUANG Fuqiang. Spatio-temporal difference and correlation of urbanization with avian habitats in Dongting Lake area. Remote Sensing for Land & Resources, 2020, 32(3): 191-199.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2020.03.25      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2020/V32/I3/191
Fig.1  研究区地理位置
年份 传感器 行列号范围 获取时间
1995年 Landsat5 TM 123~125,39~41 9月23日,12月5日,11月17日,12月28日
2000年 Landsat5 TM 123~125,39~41 10月06日,11月07日,12月25日
2005年 Landsat5 TM 123~125,39~41 9月09日,11月18日,12月13日
2010年 Landsat5 TM 123~125,39~41 11月12日,12月05日,12月21日,11月10日
2015年 Landsat8 OLI_TIRS 123~125,39~41 10月25日,10月16日,12月26日
Tab.1  遥感影像数据信息
年份 总体精度/% Kappa系数
1995年 96.46 0.95
2000年 94.01 0.92
2005年 96.73 0.94
2010年 96.01 0.94
2015年 97.29 0.96
Tab.2  影像分类精度统计
Fig.2  1995—2015年洞庭湖区城镇用地面积统计
年份 城区 乡镇 总体
1995—2000年 9.43 21.46 30.89
2000—2005年 15.34 52.23 67.57
2005—2010年 7.22 27.3 34.52
2010—2015年 5.83 22.9 28.74
Tab.3  1995—2015年洞庭湖区城镇用地扩张速度统计
Fig.3  1995—2015年间洞庭湖区城区建设用地扩张强度
Fig.4  1995—2015年洞庭湖区乡镇建设用地扩张强度
保护等级 濒危程度 物种名 权重
国家Ⅰ级 极危 白鹤(Grus leucogeranus) 0.305 7
濒危 东方白鹤(Ciconia boyciana)、中华秋沙鸭(Mergus squamatus) 0.164 1
易危 白头鹤(Grus monacha) 0.087 7
低危 黑鹳(Ciconia nigra) 0.028 4
国家Ⅱ级 易危 白枕鹤(Grus vipio) 0.071 4
近危 小天鹅(Cygnus columbianus)、鸳鸯(Aix galericulata) 0.035 7
低危 灰鹤(Grus grus)、白额雁(Anser albifrons)、白琵鹭(Platalea leucorodia)、雀鹰(Accipiter nisus)、日本松雀鹰(Accipiter gularis)、松雀鹰(Accipiter virgatus) 0.017 9
Tab.4  鸟类权重赋值
Fig.5  1995—2015年洞庭湖区鸟类适宜生境空间分布
年份 最适宜 适宜 较不适宜 不适宜
1995年 1 422.17 1 414.38 3 841.96 38 605.82
2000年 1 153.73 1 460.28 4 488.29 38 182.02
2005年 1 129.90 1 639.37 4 356.74 38 158.33
2010年 1 511.27 1 708.09 4 323.99 37 740.98
2015年 1 270.31 1 371.05 4 003.81 38 639.16
Tab.5  1995—2015年洞庭湖区鸟类适宜生境面积统计
Fig.6  1995—2015年洞庭湖区鸟类生境适宜性变化
Fig.7  各时期面积变化量多项式拟合
[1] 邹鹏飞. 基于RS和GIS的城镇化扩展时空特征及驱动力分析[D].北京:中国地质大学(北京),2016.
Zou P F. Analysis of spatial and temporal characteristics and driving force of urbanization based on RS and GIS[D].Beijing:China University of Geosciences(Beijing), 2016.
[2] 魏辅文, 聂永刚, 苗海霞, 等. 生物多样性丧失机制研究进展[J]. 科学通报, 2014,59(6):430-437.
Wei F W, Nie Y G, Miao H X, et al. Advancements of the researches on biodiversity loss mechanisms[J]. Chinese Science Bulletin, 2014,59(6):430-437.
[3] Venn,S, K J, Niemelä J. Urbanization effects on carabid diversity in boreal forests[J]. European Journal of Entomology, 2013,100(1):73-80.
doi: 10.14411/eje.2003.015
[4] Xiao L, Wang W, He X, et al. Urban-rural and temporal differences of woody plants and bird species in Harbin City,northeastern China[J]. Urban Forestry & Urban Greening, 2016,13(7):20-31.
[5] Perrier C, Campo A L D, Szulkin M, et al. Great tits and the city:Distribution of genomic diversity and gene-environment associations along an urbanization gradient[J]. Evolutionary Applications, 2018,11(5):593-613.
pmid: 29875805
[6] Jung K, Kalko E K V. Adaptability and vulnerability of high flying neotropical aerial insectivorous bats to urbanization[J]. Diversity & Distributions, 2015,17(2):262-274.
[7] Germaine S S, Wakeling B F. Lizard species distributions and habitat occupation along an urban gradient in Tucson,Arizona,USA[J]. Biological Conservation, 2001,97(2):229-237.
[8] Clucas B, Marzluff J M. A cross-continental look at the patterns of avian species diversity and composition across an urbanisation gradient[J]. Wildlife Research, 2015,42(7):554-562.
[9] La Sorte F A, Lepczyk C A, Aronson M F J, et al. The phylogenetic and functional diversity of regional breeding bird assemblages is reduced and constricted through urbanization[J]. Diversity and Distributions, 2018,24(7):928-938.
doi: 10.1111/ddi.2018.24.issue-7
[10] Lövei G L, Horváth R, Elek Z, et al. Diversity and assemblage filtering in ground-dwelling spiders (Araneae) along an urbanisation gradient in Denmark[J]. Urban Ecosystems, 2019,22(2):345-353.
doi: 10.1007/s11252-018-0819-x
[11] Wu Y H, Gu C B, Li W B, et al. The influence of urbanization on butterfly diversity in Hefei,Anhui Province[J]. Chinese Journal of Ecology, 2016,35(4):992-996.
[12] 刘云珠, 史林鹭. 人为干扰下西洞庭湖湿地景观格局变化及冬季水鸟的响应[J]. 生物多样性, 2013,21(6):666-676.
doi: 10.3724/SP.J.1003.2013.11090
Liu Y Z, Shi L L. Disturbance-driven changes to landscape patterns and responses of waterbirds at west Dongting Lake[J]. Biodiversity Science, 2013,21(6):666-676.
doi: 10.3724/SP.J.1003.2013.11090
[13] Vittorio M D, Ciaccio A, Grenci S, et al. Ecological modelling of the distribution of the lanner falcon Falco feldeggii in Sicily at two spatial scales[J]. Ardeola, 2015,62(1):81-94.
[14] 于沿泽, 吴新宇, 尹冬冬, 等. 基于MAXENT生态位模型对内蒙古根河地区驼鹿生境适宜性评价[J]. 林业科技, 2019,44(2):1-4.
Yu Y Z, Wu X Y, Yin D D, et al. Suitability evaluation of moose habitat in Genhe area of Inner Mongolia based on MAXENT model[J]. Forestry Science & Technology, 2019,44(2):1-4.
[15] Yang F, He D H. Effects of habitat fragmentation on biodiversity[J]. Annual Review of Ecology Evolution & Systematics, 2003,34(2):487-515.
doi: 10.1146/annurev.ecolsys.34.011802.132419
[16] 贾慧聪, 潘东华, 张万昌. 洞庭湖区近30年土地利用/覆盖变化对湿地的影响分析[J]. 中国人口·资源与环境, 2014,24(s3):126-128.
Jia H C, Pan D H, Zhang W C. Study on land use/cover change impact on wetlands of Dongting Lake area for nearly 30 years[J]. China Population,Resources and Environment, 2014,24(s3):126-128.
[17] 庄大昌. 洞庭湖湿地生态系统服务功能价值评估[J]. 经济地理, 2004,24(3):391-394,432.
Zhuang D C. The evaluation of the ecosystem service value in Dongting Lake wetland[J].Economic Geograph 2004(3):391-394,432.
[18] 蒋卫国, 潘英姿, 侯鹏, 等. 洞庭湖区湿地生态系统健康综合评价[J]. 地理研究, 2009,28(6):1665-1672.
Jiang W G, Pan Y Z, Hou P, et al. Assessment and analysis of wetland ecosystem health in Dongting Lake[J]. Geographical Research, 2009,28(6):1665-1672.
[19] 陈云, 戴锦芳, 李俊杰. 基于影像多种特征的CART决策树分类方法及其应用[J].地理与地理信息科学, 2008(2):33-36.
Chen Y, Dai J F, Li J J. CART-based decision tree classifier using multi-feature of image and its application[J]. Geography and Geo-Information Science, 2008,24(2):33-36.
[20] 许仲林, 彭焕华, 彭守璋. 物种分布模型的发展及评价方法[J]. 生态学报, 2015,35(2):557-567.
Xu Z L, Peng H H, Peng S Z. The development and evaluation of species distribution models[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015,35(2):557-567.
[21] 汪松, 解焱. 中国物种红色名录(第一卷)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2004.
Wang S, Xie Y. China species red list (Vol.I)[M]. Beijing: Higher Education Press, 2004.
[22] 朱耿平, 刘国卿, 卜文俊, 等. 生态位模型的基本原理及其在生物多样性保护中的应用[J]. 生物多样性, 2013,21(1):90-98.
doi: 10.3724/SP.J.1003.2013.09106
Zhu G P, Liu G Q, Bu W J, et al. Ecological niche modeling and its applications in biodiversity conservation[J]. Biodiversity Science, 2013,21(1):90-98.
doi: 10.3724/SP.J.1003.2013.09106
[23] 熊巧利, 何云玲, 邓福英, 等. 基于MaxEnt模型西南地区高山植被对气候变化的响应评估[J]. 生态学报, 2019,39(24):1-11.
Xiong Q L, He Y L, Deng F Y, et al. Assessment of alpine mean response to climate change in Southwest China based on MaxEnt model[J]. Acta Ecologica Sinica, 2019,39(24):1-11.
[24] 李涛, 齐增湘, 王宽, 等. 1990—2013年来洞庭湖区鸟类生物多样性热点区时空动态及变动机理[J]. 长江流域资源与环境, 2017,26(11):1902-1911.
Li T, Qi Z X, Wang K, et al. Spatio-temporal dynamic and mechanism of avian biodiversity hotpots in Dongting Lake region during 1990—2013[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2017,26(11):1902-1911.
[1] 木哈代思·艾日肯, 张飞, 刘康, 阿依努尔·玉山江. 基于天宫二号及Landsat8城镇生态环境现状评价[J]. 国土资源遥感, 2020, 32(4): 209-218.
[2] 金平斌, 徐鹏飞. 基于DMSP/OLS夜间灯光数据的城镇化进程及格局研究——以杭州市为例[J]. 国土资源遥感, 2017, 29(4): 205-213.
[3] 余德清, 余姝辰, 贺秋华, 李长安, 魏传义. 联合历史地图与遥感技术的洞庭湖百年萎缩监测[J]. 国土资源遥感, 2016, 28(3): 116-122.
[4] 苏岑. 洞庭湖演化变迁的遥感监测数学模型[J]. 国土资源遥感, 2016, 28(1): 178-182.
[5] 张雅洲, 谢小平. 基于RS和GIS的城镇化与南四湖生态易损性关系[J]. 国土资源遥感, 2014, 26(4): 151-156.
[6] 王艳慧, 肖瑶. 北京市1989-2010年地表温度时空分异特征分析[J]. 国土资源遥感, 2014, 26(3): 146-152.
[7] 杨斌, 顾秀梅, 姜晓鹏. AHP法和GIS技术在城镇化空间发展分析中的应用——以低山丘陵革命老区梓潼县为例[J]. 国土资源遥感, 2012, 24(4): 169-174.
[8] 姜端午, 余德清, 张苑平, 姜锋.
江汉—洞庭盆地及华容隆起新构造运动特征遥感分析
[J]. 国土资源遥感, 2010, 22(s1): 118-123.
[9] 姜端午, 黄树春, 张苑平, 余德清. 基于地质环境遥感调查与监测数据探讨洞庭湖演变规律[J]. 国土资源遥感, 2010, 22(s1): 124-129.
[10] 胡德勇, 李京, 陈云浩, 张兵, 彭光雄. 基于多时相Landsat数据的城市扩张及其驱动力分析[J]. 国土资源遥感, 2006, 18(4): 46-49.
[11] 李湘莲, 陈金爱. 洞庭湖吞吐调蓄数学模型及调洪功能评估[J]. 国土资源遥感, 2002, 14(1): 57-60.
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