華北平原主要作物遙感提取及時空變化研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)土地利用是影響地表水平衡的重要因素，華北平原作為我國棉糧果重要生產(chǎn)基地，在過去的幾十年中由于抽取地下水灌溉造成嚴重的水資源短缺。因此準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)資源配置提供基礎數(shù)據(jù)。
　　為了解決多年份、不同作物遙感監(jiān)測種植面積變化過程中，不同的訓練樣本或分類規(guī)則不能較好地反映作物種植面積時空格局變化的問題。本文首先根據(jù)研究區(qū)(華北平原)農(nóng)業(yè)氣象觀測站提供的主要農(nóng)作物物候觀

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

3、考縣級的農(nóng)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和實地樣本數(shù)據(jù)進行精度評價，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因。得出以下結論：
　?。?）經(jīng)檢驗，近13年的冬小麥、玉米和棉花的遙感監(jiān)測種植面積與農(nóng)業(yè)統(tǒng)計面積相關系數(shù)分別為0.78、0.71和0.83(置信水平都為95％)，具有較高的相關性。在參考實地樣本數(shù)據(jù)與分類結果建立的混淆矩陣顯示，14年間的分類結果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，從整體上來看，近14年的分類精度可行。
　　（2）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、樂亭-昌黎一帶和信陽-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。在時間變化上，華北平原冬小麥、玉米面積均呈下降趨勢，分別由2000年的553.23萬hm2縮減至2013年的530.33萬hm2和由2

5、000年的642.48萬hm2縮減至2013年的569.54萬hm2，其中以河北平原北部縮減趨勢最為顯著，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%），年際間波動較大，整體上呈增加趨勢。林果平均種植面積約63.55hm2，四個分區(qū)在近14年間整體上均呈增加趨勢，其主要影響因素是經(jīng)濟收益和政府導向。

6、>　　（3）從糧食作物/經(jīng)濟作物種植轉換的角度來看，華北平原的糧食/林果轉換區(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，轉換區(qū)面積約為95.53萬 hm2，占華北平原耕地面積的11.15%。糧食/棉花轉換區(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，轉換區(qū)面積約為64.89萬hm2，占華北平原耕地面積的7.58%。
　?。?）基于多年的分類結果來統(tǒng)計作物的種植概率進而表現(xiàn)不同土地條件