華北平原主要作物遙感提取及時(shí)空變化研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)土地利用是影響地表水平衡的重要因素，華北平原作為我國(guó)棉糧果重要生產(chǎn)基地，在過(guò)去的幾十年中由于抽取地下水灌溉造成嚴(yán)重的水資源短缺。因此準(zhǔn)確地提取華北平原不同作物的空間分布信息可為作物耗水估算、水資源可持續(xù)化利用和農(nóng)業(yè)資源配置提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　為了解決多年份、不同作物遙感監(jiān)測(cè)種植面積變化過(guò)程中，不同的訓(xùn)練樣本或分類規(guī)則不能較好地反映作物種植面積時(shí)空格局變化的問(wèn)題。本文首先根據(jù)研究區(qū)(華北平原)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站提供的主要農(nóng)作物物候觀

2、測(cè)資料獲得主要農(nóng)作物典型物候期特征，利用Savitzky-Golay對(duì)MODIS NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，進(jìn)而提取不同作物的NDVI時(shí)序曲線，結(jié)合二次差分法獲取的復(fù)種指數(shù)，探討了基于不同作物生育期的差異，采用CART（Classification and Regression Tree）算法對(duì)華北平原多年份、不同作物的遙感分類方法進(jìn)行可行性分析，進(jìn)而提取了2000—2013年華北平原主要作物冬小麥、玉米、棉花和果樹(shù)的種植面積，并參

3、考縣級(jí)的農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)地樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，最后分析了華北平原近14年間主要作物空間格局變化及其動(dòng)因。得出以下結(jié)論：
　　（1）經(jīng)檢驗(yàn)，近13年的冬小麥、玉米和棉花的遙感監(jiān)測(cè)種植面積與農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)面積相關(guān)系數(shù)分別為0.78、0.71和0.83(置信水平都為95％)，具有較高的相關(guān)性。在參考實(shí)地樣本數(shù)據(jù)與分類結(jié)果建立的混淆矩陣顯示，14年間的分類結(jié)果Kappa系數(shù)在0.72~0.96之間；總體精度在79%~97%之間，85%以下年份

4、僅出現(xiàn)2年，從整體上來(lái)看，近14年的分類精度可行。
　?。?）從作物的空間分布特征上看，華北平原的冬小麥-夏玉米主要分布于山東省和河南省的黃灌區(qū)及太行山山前平原區(qū)；林果主要分布于晉州-趙縣-深州一帶、泊頭-滄縣一帶、樂(lè)亭-昌黎一帶和信陽(yáng)-惠民-濱州一帶以及環(huán)北京周邊地區(qū)；棉花集中分布于華北平原中部。在時(shí)間變化上，華北平原冬小麥、玉米面積均呈下降趨勢(shì)，分別由2000年的553.23萬(wàn)hm2縮減至2013年的530.33萬(wàn)hm2和由2

5、000年的642.48萬(wàn)hm2縮減至2013年的569.54萬(wàn)hm2，其中以河北平原北部縮減趨勢(shì)最為顯著，天津-廊坊一帶和保定地區(qū)甚至出現(xiàn)冬小麥主要種植區(qū)“棄耕”的現(xiàn)象。華北平原棉花14年的平均種植面積約84.01萬(wàn)hm2，其中河北平原南部棉花面積占研究區(qū)棉花總面積的一半以上（53%），年際間波動(dòng)較大，整體上呈增加趨勢(shì)。林果平均種植面積約63.55hm2，四個(gè)分區(qū)在近14年間整體上均呈增加趨勢(shì)，其主要影響因素是經(jīng)濟(jì)收益和政府導(dǎo)向。

6、>　?。?）從糧食作物/經(jīng)濟(jì)作物種植轉(zhuǎn)換的角度來(lái)看，華北平原的糧食/林果轉(zhuǎn)換區(qū)主要集中在有林果種植歷史的區(qū)域，如：環(huán)北京周邊、唐山、滄州和山東的濱州一帶，轉(zhuǎn)換區(qū)面積約為95.53萬(wàn) hm2，占華北平原耕地面積的11.15%。糧食/棉花轉(zhuǎn)換區(qū)主要集中于華北平原南部的產(chǎn)棉區(qū)周邊及吳橋-東光-南皮一帶，轉(zhuǎn)換區(qū)面積約為64.89萬(wàn)hm2，占華北平原耕地面積的7.58%。
　　（4）基于多年的分類結(jié)果來(lái)統(tǒng)計(jì)作物的種植概率進(jìn)而表現(xiàn)不同土地條件