甘肃白水江自然保护区土地利用类型遥感分类

土地利用/土地覆盖变化（Land Use/Land Cover Change，LUCC）是目前全球变化研究的核心主题之一。LUCC牵涉大量其他陆地表层物质循环与生命过程，如生物圈-大气圈交互作用、生物多样性、生物地球化学循环及资源可持续利用等（Lambin etal，1997）。“国际地圈与生物圈计划”（International Geosphere-Biosphere Programme，IGBP）（Baker，1988）和“国际全球环境变化人文因素计划”（International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change，IHDP）（Relief，1998），于1995年联合提出“土地利用/土地覆盖变化”研究计划，使LUCC研究成为全球变化研究的前沿和热点课题（刘纪远等，2002）。

IGBP把土地利用定义为：人类为获取所需的产品或服务而进行的利用土地自然属性的目的、方式和意图（Turner etal，1995）。联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）把土地利用定义为：由自然条件和人类干预所决定的土地功能（Gregorio etal，1998；蔡玉梅等，2005）。因此，土地利用是人类根据土地的特点，按一定的经济与社会目的，对土地进行的长期性或周期性的经营活动，更侧重于土地的社会经济属性（蔡红艳，2010）。

IGBP将土地覆盖定义为：地球表面及其以下的次表面部分，包括生物群落、土壤、地形、地表水、地下水及人文结构（Turner etal，1995）。FAO将土地覆盖定义为：地球表面可被观察到的自然覆盖（Gregorio etal，1998）。《中国土地利用》将土地覆盖定义为：覆盖在地面的自然物体和人工建筑物，它包括了已利用和未利用的各种要素的综合体（吴传钧等，1994）。因此，土地覆盖是自然营造物和人工建筑物所覆盖的地表诸要素的综合体，包括地表植被、土壤、冰川、湖泊、沼泽湿地及各种建筑物，具有特定的时间和空间属性，其形态和状态可在多种时空尺度上变化，侧重于土地的自然属性（蔡红艳等，2010）。

土地利用与土地覆盖关系密切，土地利用体现了人类改造自然的能动作用，土地覆盖是土地利用的结果，在区域直至全球尺度发生显著变化，表现为土地退化、温室气体排放、生物多样性减少等全球环境变化问题，而这些问题又反过来制约人类的土地利用决策和行为（Houghton，1994）。

地表覆盖物的空间特征、光谱特征和时间特征是土地覆盖遥感分类的主要依据。地表覆盖物具有发射、吸收和反射电磁波的特性，并随着波长的变化而变化。遥感传感器通过捕捉地物发射或反射的电磁波谱特征，从而识别不同的地表覆盖物，电磁波谱划分如表4-1所示。捕捉地物发射的电磁波谱特征的遥感称为主动遥感，一般使用的电磁波是微波波段和激光，普通雷达、侧视雷达、合成孔径雷达、红外雷达、激光雷达等都属于主动遥感系统。捕捉地物反射的电磁波谱特征的遥感称为被动遥感，遥感系统本身不带有辐射源的探测系统，一般使用的电磁波段是可见光波段、近红外波段和红外波段，如航空摄影系统、红外扫描系统等。典型地物的光谱特征具有各自的特点（见彩图18）：植被在绿波段有个小的反射峰，在近红外波段内形成高反射峰，在短波红外波段内形成水的吸收带；土壤在整个波谱段内反射率较低，并随含水量的变化而变化，干土反射率高于湿土；雪的反射率随波长增加，整体呈降低趋势；水体在红外波段强吸收，光学特征集中表现在可见光波段内（孙华生，2009）。

表4-1　电磁波谱划分(www.xing528.com)

土地利用/土地覆盖分类是土地利用/土地覆盖变化研究的基础工作和关键环节。通过土地利用/土地覆盖分类，不仅可以了解不同土地利用/土地覆盖类型的基本属性，而且可以认识土地利用/土地覆盖的区域结构与分布特征，为进一步研究土地利用/土地覆盖变化的地域差异性奠定基础。

景观格局指的是大小和形状各异的景观要素在空间上的排列组合，包括景观组成单元的类型、数目及空间分布与配置，它是景观异质性的具体体现，同时又是不同时空尺度上的生物因素、非生物因素和人为因素长期相互作用的结果（王计平等，2010）。一切自然营力及人类活动都将引起景观格局的变化，土地利用变化与景观格局变化紧密相关，土地利用与景观格局的时空变化过程综合反映了人类活动对区域生态系统的影响（田锡文等，2014；万荣荣等，2005）。土地利用变化与景观格局变化的相互作用可通过相关性分析来实现，Shen等（2019）通过分析斑块类型级别景观指数变化率与相应的景观级别景观指数变化率的皮尔逊相关性，研究土地利用变化对景观变化产生的影响。

甘肃白水江国家级自然保护区，蕴藏着丰富的野生动植物资源。人类活动对保护区的土地利用变化产生了极大影响，20世纪末的乱砍滥伐导致了植被严重退化，而之后的退耕还林还草等政策又促进了植被恢复，为调节保护区内居民生产生活与野生动植物资源保护的矛盾，保护区出台了一系列保护政策，土地利用发生了明显变化。为此，基于2018年的Sentinel-2数据，进行白水江国家级自然保护区土地利用现状分类，掌握各土地利用类型的空间分布；基于Landsat数据，研究1986—2015年期间，白水江国家级自然保护区的土地利用演变特征；基于景观指数，研究1986—2015年期间，白水江国家级自然保护区的景观格局演变特征，并分析土地利用变化对景观格局产生的影响。通过对自然保护区的土地利用类型进行遥感分类，分析土地利用及景观格局演变特征，可掌握白水江国家级自然保护区的植被覆盖现状及变化趋势，可为研究区的珍稀濒危野生动植物资源保护和生态文明建设提供决策支持。