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《湖北大学》 2017年
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基于遥感技术的浑善达克沙地荒漠化时空特征与动态分析

孙建芸  
【摘要】:我国北方土地退化是以荒漠化为主要退化形式,主要是因为生态系统遭受到干扰后,导致生态平衡遭到破坏,从而引起植被及环境发生全面退化的过程。浑善达克沙地处于内蒙古锡林郭勒盟大草原中部,是环境变化的敏感区,同时也是生态环境的脆弱区,是距离我国京津冀地区最近的沙源地。长期以来,由于受到自然气候干旱以及日渐频繁的人类活动影响,再加之相关部门对草原的治理力度不够,加剧了该地区的荒漠化进程,制约了当地经济的发展。自21世纪以来,沙尘暴的频发,已经严重威胁到周边地区尤其是首都北京的生态环境可持续发展。但是,如何科学地深入了解浑善达克沙地近30年来荒漠化的情况,掌握其发展变化规律,从而为浑善达克沙地的生态环境恢复和治理提供科学依据,是一个迫切需要解决的科学问题。基于此,本文收集了从1987-2016近30年中低分辨率遥感数据TM影像以及MODIS数据产品作为数据源,对浑善达克沙地的荒漠化现状和趋势进行研究。论文的主要工作如下:采用了9期(1987、1989、1993、2000、2002、2007、2010、2014、2016)覆盖浑善达克沙地主体以及周边区域的Landsat5和Landsat8系列卫星数据,考虑到浑善达克沙地的生长季节特征,运用遥感技术提取了归一化植被指数(NDVI)、植被盖度(VC)、修正土壤调整植被指数(MSAVI)、归一化水体指数(NDWI)等指标数据,以及结合短波红外波段、热红外波段、区域高程和坡度等参数数据,将上述指标数据与参数数据进行信息叠加形成新的多波段数据。参照相关研究资料和地区Google Earth影像对多波段数据中的各指标信息进行光谱分析,划分阈值范围。在决策树分类器中充分利用多波段数据指标信息,逐层剔除植被、水体等非荒漠特征地表信息,获取了浑善达克沙地主体分布区域的荒漠化时空信息,最后分析了沙漠腹地及边缘交错带的荒漠动态变化特征。实验结果表明,本论文采取的方法可以较精确地将浑善达克沙地荒漠化信息提取出来,决策树分类结果精度基本在80%以上。从1987年到2000年,浑善达克沙地主体区域荒漠化面积呈现增加特征,截止到2000年,荒漠化面积由1987年的2.6万km~2增加到2000年的3万km~2,13年间荒漠化面积增加4355km~2;2000年之后,浑善达克沙地的荒漠化状况得到明显改善,甚至有缩减趋势,表现为浑善达克沙地北缘以及南缘的多伦县与正蓝旗荒漠化程度减轻明显,沙地腹部植被覆盖度普遍增加,但正镶白旗、镶黄旗以及东缘的克什克腾旗荒漠化土地出现向外缘扩张态势,其中克什克腾旗荒漠化土地增加最为明显。浑善达克沙地主体区水域面积在近30年内呈现出减少的趋势,1987年其湖泊面积约有850km~2,而到了2016年其面积仅仅只有530km~2,下降了近37.65%。其中仅1987-2000年间水体就减少了214km~2,2000年后缩减速率明显放缓。选用2000-2016连续17年生长月的MODIS数据产品,运用植被指数(NDVI/EVI)数据产品、净初级生产力植被产品(NPP)、总初级生产力植被产品(GPP),从浑善达克沙地荒漠化区域的植被生长状况及生物量变化角度出发,分析了研究区的植被变化以及生物量变化对荒漠化发展过程及演变趋势的影响。结果显示,浑善达克沙地主体区及周边地区从2000年到2016年17年间植被覆盖度有明显提高,荒漠化状况得到明显改善,这也说明相关地方政府的防沙治沙工程的取得了明显的成效。但从生物生产力角度分析,NPP/GPP值较低,且增长不显著,表明浑善达克沙地区域的生态环境承载力仍然十分脆弱,为了改善当地生态环境,防沙治沙工作刻不容缓,仍需加大力度。
【学位授予单位】:湖北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X171;X87

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