基于遥感的华北平原农业土地利用时空变化特征及驱动力分析

发布时间：2017-08-15 21:52

  本文关键词：基于遥感的华北平原农业土地利用时空变化特征及驱动力分析

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【摘要】：华北平原作为中国第二大平原,是我国农作物主产区之一。该地区农业发展耗水量较大,特别是主要粮食作物冬小麦,以及经济作物果树和蔬菜,高产来自充分的灌溉保证。长期的地下水抽取灌溉使华北平原形成了世界上最大的复合型地下水位降落漏斗区,了解该区主要作物种植区域的时空变化特征,并进行驱动力变化分析,能有效指导该区的农业用水管理、作物种植结构调整和地下水保护工作。本文首先结合农业气象观测站提供的华北平原主要农作物冬小麦—夏玉米、春季玉米、棉花和林果的物候观测资料,简单归纳其典型物候期特征。然后将每年间隔16天的NDVI值经过Hants滤波得到平滑的作物时序曲线图,依据不同的NDVI时序曲线图通过分类回归树方法提取相应作物2000—2013年的种植面积;蔬菜和水稻的种植面积较小,且相对破碎,连续年份间种植面积变化则更小,所以本文依据TM/ETM数据通过最大似然法来提取研究区蔬菜和水稻2002年和2012年的种植面积,并将结果分别作为2000—2006年和2007—2013年的蔬菜和水稻种植面积进行区域农业土地利用时空变化分析。精度验证可信后,分析华北平原主要作物的空间分布特征,并从作物种植概率、土地利用转移矩阵、景观格局指数等角度分析近14年来这些作物的时空变化特征,最后分析了引起这些变化的驱动力。得出以下结论:(1)本研究对作物的分类提取在县域水平上精度较高,冬小麦、玉米和棉花的遥感监测面积与农业统计面积的相关系数都大于0.76(置信水平为95%),具有较高的相关性;而TM/ETM数据本身分辨率较高,分类精度也相对较高,所以本研究分类结果能够用于作物种植的时空变化研究。(2)华北平原的冬小麦—夏玉米主要分布比例关系是豫北鲁西北河北南部;单季玉米和林果在河北平原北部分布比例最高;而河北平原南部的棉花种植比例最高。从华北平原2000—2013年连续年份作物空间分布图来看,总体上粮食作物呈下降趋势,而经济作物则有明显上升趋势。统计该区各类型作物2000年和2012年种植面积,发现冬小麦—夏玉米的种植比例在55%左右,2012年到2000年种植面积虽有所下降,但整体变化不大;单季玉米、林果和棉花的种植比例在12%左右,且单季玉米和林果都有较大幅度的增加;蔬菜的种植比例次之,在6%左右,种植面积大幅增加,增加了44.77%;水稻的种植比例最低,且近些年种植面积还在下降。(3)基于作物种植概率,结合蔬菜、水稻分类结果,本文运用转移矩阵和景观格局分析华北平原主要作物主产区在近14年前后两阶段(2000—2006年和2007—2013年)的时空变化特征,结果显示:林果、蔬菜和水稻的面积变化率较大,分别为56.45%、35.76%和23.16%,蔬菜和水稻的位置转移明显;整体上豫北以北地区作物种植多样化增强,特别是京津附近地区地块景观格局相对复杂,河北平原以南冬小麦—夏玉米种植规模化程度提高,斑块出现聚合联通趋势。(4)最后分析了华北平原农业土地利用时空变化的驱动力,华北平原的自然条件决定了当地的主要粮食作物和可生长的果蔬,在经济发展、市场经济、产业结构变化、技术进步和政策法规等社会因素的共同影响下,该地区的主要农作物在种植面积和空间分布上发生着上述数据呈现的变化情况,协调着当地的发展。
【关键词】：华北平原 遥感提取 农业土地利用变化 时空变化 驱动力
【学位授予单位】：河北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F321.1;S127
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 引言10-18
• 1.1 研究背景和意义10
• 1.2 研究进展综述10-15
• 1.2.1 农业遥感综述10-12
• 1.2.2 土地利用变化特征研究进展12-13
• 1.2.3 农业土地利用变化研究进展13-14
• 1.2.4 土地利用变化驱动力研究进展14-15
• 1.3 研究目的和研究内容15-18
• 1.3.1 研究目的15
• 1.3.2 研究内容及论文框架15-18
• 2 研究区概况和数据来源18-21
• 2.1 研究区概括18-20
• 2.1.1 自然地理概况18-19
• 2.1.2 社会经济概况19-20
• 2.2 数据来源20-21
• 3 研究方法21-28
• 3.1 作物遥感提取方法21-23
• 3.1.1 时序曲线构建方法21-22
• 3.1.2 复种指数的提取22-23
• 3.1.3 CART算法23
• 3.1.4 最大似然法23
• 3.2 分类结果的修正及验证23-25
• 3.3 农业土地利用时空变化分析方法25-28
• 3.3.1 作物类型转移矩阵26-27
• 3.3.2 景观格局指数27-28
• 4 农业土地利用时空变化特征28-42
• 4.1 2000—2013年连续年份华北平原主要作物种植面积的时空变化28-35
• 4.1.1 华北平原主要作物的空间分布28-32
• 4.1.2 华北平原各作物种植面积的时空变化32-35
• 4.2 基于作物种植概率的时空变换分析35-42
• 4.2.1 主要农作物的种植概率时空变化分析36-38
• 4.2.2 主要农业土地利用类型时空变化分析38-40
• 4.2.3 基于景观格局的主要农作物种植格局分析40-42
• 5 农业土地利用时空变化驱动力分析42-45
• 5.1 自然因素42
• 5.2 社会因素42-45
• 5.2.1 人口增长42-43
• 5.2.2 经济发展和科技进步43-44
• 5.2.3 市场经济调节机制44
• 5.2.4 政府因素44-45
• 6 结论与展望45-48
• 6.1 主要结论45-46
• 6.2 创新点46
• 6.3 研究中的不足与展望46-48
• 参考文献48-54
• 致谢54-56
• 攻读学位期间取得的科研成果清单56

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本文编号：680010