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自然资源遥感  2023, Vol. 35 Issue (2): 61-69    DOI: 10.6046/zrzyyg.2022209
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基于GEE云平台与Landsat数据的山口自然保护区红树林时空变化分析
石敏1,2(), 李慧颖1(), 贾明明3
1.青岛理工大学环境与市政工程学院,青岛 266520
2.南京师范大学地理科学学院,南京 210023
3.中国科学院东北地理与农业生态研究所中国科学院湿地生态与环境重点实验室,长春 130102
Spatio-temporal variations in mangrove forests in the Shankou Mangrove Nature Reserve based on the GEE cloud platform and Landsat data
SHI Min1,2(), LI Huiying1(), JIA Mingming3
1. School of Environmental and Municipal Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266520, China
2. College of Geography, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China
3. Key Laboratory of Wetland Ecology and Environment, Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130102, China
全文: PDF(5556 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

针对传统的遥感数据处理方法处理数据速度慢、耗时长等缺点,基于GEE云平台和Landsat TM/OLI遥感数据,采用面向对象分类方法提取2000年、2010年和2020年广西山口自然保护区红树林分布信息,结合景观分析方法监测研究区红树林时空变化特征并揭示其驱动因素。结果表明: ①2000—2020年,山口自然保护区红树林面积增加约63 hm2,其中2010—2020年间面积增幅较大,约40 hm2; ②相对于其他土地利用类型,互花米草和滩涂与红树林的面积转化最剧烈,20 a间共有152 hm2互花米草和滩涂转化为红树林,有122 hm2红树林转化为互花米草; ③2000—2020年,研究区红树林景观表现为破碎化程度减小、斑块聚集度增加、景观优势性不断扩大,且红树林质心呈现向陆迁移的趋势; ④在影响保护区红树林面积变化的因素中,入侵植被治理与适度的水产养殖能促进红树林面积增加,而气候变化、外来植被入侵对红树林植物群落生长有消极影响。研究结果可为广西山口红树林湿地保护与管理提供方法借鉴和数据基础。

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石敏
李慧颖
贾明明
关键词 红树林GEE面向对象分类景观分析    
Abstract

Conventional processing methods for remote sensing data are inefficient and time-consuming. Using the object-oriented classification method this study extracted the distribution of mangrove forests of 2000, 2010, and 2020 in the Shankou Mangrove Nature Reserve in Guangxi based on the GEE cloud platform and Landsat TM/OLI remote sensing data. Then, this study monitored the spatio-temporal variations in mangrove forests in the study area in combination with the landscape analysis method and revealed their driving factors. The results are as follows: ① During 2000—2020, the mangrove forests in the study area increased by about 63 hm2, including a significant increase of about 40 hm2 during 2010—2020; ② Compared with other land use types, the mangrove forests showed the most intense conversion with spartina alterniflora areas and mudflats, with 152 hm2 of spartina alterniflora areas and mudflats being converted to mangrove forests and 122 hm2 of mangrove forests being converted to spartina alterniflora areas over the 20 years; ③ During 2000—2020, the mangrove landscape in the study area showed decreased fragmentation, increased patch aggregation, continuously expanded landscape dominance, and landward migration of the mangrove forest centroid; ④ Among the factors affecting the area of mangrove forests in the nature reserve, the control of invasive vegetation and moderate aquaculture can increase the area of mangrove forests, while climate changes and invasive vegetation had adverse effects on the growth of mangrove forests. The results of this study will provide a method reference and data basis for the conservation and management of mangrove wetlands in Shankou, Guangxi.

Key wordsmangrove forest    GEE    object-oriented classification    landscape analysis
收稿日期: 2022-05-24      出版日期: 2023-07-07
ZTFLH:  TP79  
基金资助:国家自然科学基金青年基金项目“基于GF-5高光谱影像与U-net深度学习方法的互花米草遥感识别与潜在分布区预测”(42001383);山东省自然科学基金青年基金项目“基于星-机-地多源遥感数据的互花米草入侵红树林湿地时空演进研究”(ZR2020QD020);中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室(烟台海岸带研究所)开放基金项目“基于国产高光谱影像与深度学习方法的黄河口互花米草遥感提取”(2020KFJJ05)
通讯作者: 李慧颖(1990-),女,博士,副教授,研究方向为滨海湿地遥感、互花米草遥感识别机理。Email: lihy@qut.edu.cn
作者简介: 石 敏(1999-),女,硕士研究生,研究方向为土地资源管理。Email: shimin9295@163.com
引用本文:   
石敏, 李慧颖, 贾明明. 基于GEE云平台与Landsat数据的山口自然保护区红树林时空变化分析[J]. 自然资源遥感, 2023, 35(2): 61-69.
SHI Min, LI Huiying, JIA Mingming. Spatio-temporal variations in mangrove forests in the Shankou Mangrove Nature Reserve based on the GEE cloud platform and Landsat data. Remote Sensing for Natural Resources, 2023, 35(2): 61-69.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2022209      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2023/V35/I2/61
Fig.1  研究区示意图
影像 类型 分布特征 形状 色调
红树林 海岸潮间带、河口、海湾地区 条带状或块状分布,边界清晰,偶有水系贯穿其中 深红色
互花米草 海岸潮间带、河口、海湾地区 条带状或片状分布,偶有水系贯穿其中 红褐色
滩涂 海岸潮间带,临海分布 形状不规则 灰色系
养殖池 沿海及河流入海口地区 矩形或网状 深蓝色或蓝色系
人工表面 包括居住地、工业用地、海堤等 线状或块状 亮白色
林地 内陆地区 连片分布 红色或深红色
耕地 内陆地区 连片分布,形状规则 粉色或浅褐色
水体 包括河流、湖泊、水库、海面潮沟等 片状分布或自然弯曲 蓝色系
Tab.1  研究区土地利用分类系统
Fig.2  技术路线图
指数 公式 含义
NP/个 N P = N 衡量景观的破碎程度
PD/(个·hm-2) P D = N P / A 衡量景观的破碎程度
LPI/% L P I = m a x j = 1 m a i j / A i类景观最大斑块面积占总面积的比例
AREA_MN/hm2 A R E A _ M N = C A / N P 表征景观的破碎程度,其值越大,斑块越完整
AI/% A I = g i i m a x g i i × 100 反映景观斑块之间的聚散程度,值越大,空间聚集度越高
PLAND/% P L A N D = a i j A × 100 某景观的面积占全部景观面积的比例
Tab.2  景观格局指数及其含义
Fig.3  2000—2020年研究区红树林及其他土地利用类型分布
Fig.4  研究区红树林与其他土地利用类型间的相互转化
分区 年份 NP/个 PD/
(个·
hm-2)
AREA_
MN/
hm2
PLAND
/%
LPI/
%
AI/
%
丹兜海
区域
2000年 17 0.29 23.50 6.82 1.83 90.63
2010年 26 0.44 15.70 6.91 3.01 90.88
2020年 21 0.36 19.26 6.97 3.10 90.90
英罗湾
区域
2000年 3 0.09 48.75 4.14 1.73 94.16
2010年 3 0.09 53.46 4.55 2.05 94.33
2020年 4 0.11 51.19 5.81 2.31 94.63
Tab.3  2000—2020年区域研究区红树林景观格局指数变化
Fig.5  2000—2020年红树林质心迁移空间分布
Fig.6  研究区年平均气温、降水量与红树林面积变化曲线
Fig.7  研究区年平均气温、降水量与红树林面积之间的Pearson关系分析
Fig.8  研究区内养殖池周边红树林变化
Fig.9  互花米草扩张侵占红树林生长区
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