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基于多源特征融合与草原分区的新疆草地类型分布制图及其时空变化分析

Mapping of grassland classes distribution in Xinjiang based on multi-source feature fusion and grassland zoning and analysis of their spatial and temporal changes

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摘要准确绘制大尺度草地类型分布图对草地资源管理和草地生态系统保护至关重要.我国广泛使用的草地资源图已有40多年的历史,迫切需要绘制新的草地类型分布图,以更准确地反映草地资源的实际分布情况.然而,大尺度区域草地类型具有高度的空间异质性,且在复杂分布地区传统光谱特征分类效果不佳,使得精准制图面临挑战.研究基于谷歌地球引擎云平台,结合Landsat地表反射率数据、光谱指数、纹理特征、物候特征以及生境特征(气候、地形和土壤),构建了多源特征数据集,以新疆为研究区,结合中国草原分区方案,应用随机森林模型进行分区草地类型分布制图.结果表明:(1)多源特征融合显著提高了草地类型分布制图的精度,物候、地形、土壤和气候特征的引入使总体精度分别提高了 25.64％、27.40％、23.57％和28.73％.(2)多源特征结合分区建模的制图策略效果更佳,其总体精度和Kappa系数达到了 80.86％和0.76.与单一整体建模相比,分区建模精度分别提高了 3.51％和0.05.(3)空间分布格局显示新疆草地主要沿着山地呈垂直地带性分布,随着海拔的升高,草地类型从低海拔的温性荒漠逐渐过渡至高海拔的高寒草原.(4)近40年新疆草地总面积呈先减少后增加的趋势.1980-1990年间,大面积草地转变为裸地;而1990-2020年,草地面积呈现恢复性增长,主要贡献来自于山地区域裸地的植被恢复;同时,在盆地区域仍有较大面积草地转化为耕地和裸地的情况.研究阐明了新疆草地类型精细空间分布格局以及1980年以来的时空演变特征,可为区域草地资源可持续管理和生态保护提供重要的科学依据.