《中亚地区沙漠化土地遥感监测》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中亚地区沙漠化土地遥感监测（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要沙漠化是当今世界各国共同关注的重大环境问题之一，对工业、农业以及人们的生产生活造成了极大困扰。中亚地处亚欧大陆的结合部，毗邻中国西部地区，是亚欧大陆的交通枢纽，更是丝绸之路的重要环节，因此获取该地区沙漠化土地分布概况及发展趋势对于土地沙漠化的预防与治理有重要的意义。本文以中亚地区为研究区域，以中分辨率成像光谱仪（MODIS）的MOD13A1影像为数据源，采用非监督分类方法和决策树方法，分析了中亚地区2018年的沙漠化空间分布特征，为研究沙漠区域的环境改善及相关保护政策的实施提供科学指导。结果表明：中亚地区沙漠化土地主要集中在中亚地区的西南部区域，即土库曼斯坦、乌兹别克斯坦以及塔吉克斯坦地区
2、等国家，沙漠化程度占比最大的是中度沙漠化。关键词：沙漠化 MOD13A31 时空动态 中亚地区AbstractDesertification is one of the major environmental problems concerned by all countries in the world. Central Asia is located at the junction of Eurasia and adjacent to western China. It is not only the transportation hub of Eurasia, but also an i
3、mportant link of the silk road. Therefore, it is of great significance to obtain the general distribution and development trend of desertification in this region for the prevention and control of desertification. In this paper, the spatial distribution characteristics of desertification in central A
4、sia in 2018 were analyzed by using the unsupervised classification method and the decision tree method, taking the MOD13A1 image of the moderate resolution imaging spectrometer (MODIS) as the data source and the central Asia region as the research area, so as to provide scientific guidance for the s
5、tudy of environmental improvement in the desert region and the implementation of relevant protection policies. The results show that desertification in central Asia is mainly concentrated in the southwestern region of central Asia, namely Turkmenistan, Uzbekistan, Tajikistan and other countries.Key
6、words: Desertification MOD13A1 Space-time dynamics In central Asia 目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1 研究背景与意义11.2相关文献综述21.3国内外研究进展21.3.1 沙漠化概念21.3.2 国外研究进展31.3.3 国内研究现状31.4 技术路线和研究内容41.4.1 研究内容41.4.2技术路线52 研究区概况32.1 地理位置概况32.2 地形地貌32.3 气候概况43 数据来源及预处理53.1 MODIS数据53.2 影像预处理53.3 土地利用覆盖数据74 研究方法94.1 非监督分类法94.2 决
7、策树分类法95 中亚地区沙漠化的结果与分析115.1 基于非监督分类方法的结果与分析115.1.1土地沙漠化现状及空间分布115.2 基于决策树分类方法的结果与分析145.2.1 土地沙漠化空间分布145.3 小结185.4 主要结论185.5 讨论与展望19参考文献20致谢221 绪论1.1 研究背景与意义“中亚”从根本上来说是一个地理概念，它是“中亚西亚”的简称，也就是亚洲中部的内陆地区，与中国西部的新疆地区接壤，边境线大约有3000千米。中亚地区包括五个国家，这五个国家其实是前苏联解体以后成立的新兴国家，即土库曼斯坦、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、塔吉克斯坦和乌兹别克斯坦这五个国家1。当前国
8、际社会采用的“中亚”这一地理名词，是在1993年1月中亚五国举行的国际首脑会议上达成的决议，上述五国的总面积为401.7万km2 2。荒漠区占据了中亚的大部分地区，其包括的各个国家的土地也是被荒漠占据着。其中哈萨克斯坦的荒漠化土地达就到了该国国土面积的60%；而中亚国家中沙漠化最严重的国家当属土库曼斯坦，该国沙漠化土地占比高达80%；乌兹别克斯坦相对来说荒漠化区域较少，但是沙漠化区域的占比也算是中亚五国中较高的了，仅次于哈萨克斯坦，沙漠化土地近乎是该国国土面积的一半；中亚五国中荒漠化土地面积最少的就是塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦，两国大部分区域为高山 3-9。古今中外，已经有不少研究学者认识到荒漠
9、化研究的重要性，纷纷对其进行了各方面的研究，近年来荒漠化的研究可以说是非常受重视了，无论是各国政府还是学者，都致力于沙漠化的研究与治理。据联合国资料显示，目前荒漠化已影响到世界1/5的人口和全球1/3的陆地，每年由此造成的直接经济损失达423亿美元10。据调查资料显示，当前沙漠化的扩展速度还是很快，尽管各国已经在积极治理，但是沙漠化还是正在以每年5万7万km2的速度扩展。由于中亚的大部分地区为荒漠和半荒漠地区，因而使中亚各国的农牧业生产和人民生活受到了严重影响。沙漠化会使农业生产条件恶化，粮食产量降低并且极其不稳定。除此之外，荒漠化对环境的危害也是相当大的，由于沙漠侵蚀，每年会有数千平方公里的
10、土地、林地退化成沙漠，导致越来越多的牧民成为了“生态难民”，不仅如此，沙漠化还会使得土地生产力严重衰退；造成植被退化后，直接使得沙尘暴的发生频率升高，间接导致流入河流的泥沙增加，自然灾害发生的也更加频繁。除此之外，荒漠化地区也是贫困人口较为集中的地区，严重影响了当地政治经济的发展。本文利用ERDAS等遥感软件处理MODIS数据产品MOD13A1，分析了中亚五国2018年全年的NDVI空间分布特征，进而分析中亚地区土地荒漠化的程度。自1997年联合国荒漠化大会以来，荒漠化的已经是世界范围内有关环境的研究热点，在国际社会以及科学界的共同努力下，相继开展了小到区域大到全球的荒漠化研究。荒漠化的研究涉
11、及到基础理论、监测与评价方法、治理模式与技术，通过社会各界的努力，荒漠化的研究和治理已经取得显著成效。尽管如此，荒漠化还是世界环境问题中的一个大问题，有关荒漠化的许多科学与技术等方面的问题，还有待于进一步的深入研究，这就需要当代研究人员付出更大的努力去完善荒漠化的研究机制。目前从区域到全球范围，沙漠化的形式依旧十分严峻，沙漠化的治理是一场迫在眉睫的环境战役。想要打赢这场环境战役，我们首先要对沙漠化过程以及演变趋势了解透彻，并且深入沙漠化的驱动因子。如果能有效解决以上问题，无论从理论还是实践方面来说都是迈向了一个新的阶段。1.2相关文献综述 当前国内外关于沙漠化的研究方法有很多，尤其以监督分类、
12、非监督分类、时间序列和遥感反演等方法最为常见。在沙漠化的各种监测技术中，遥感监测技术具有视域广、时效性强、价格低廉等特点。这是其他监测方法所无法比拟的，节省了大量的人力物力和财力，使研究人员能够将更多的精力投入到更高层次的应用模型开发上。在此基础上，国内外学者对沙漠化的动态变化及其影响因子等方面展开了一系列研究，以不同程度不同角度加深了人们对沙漠化的认识，并提高了人们对于环境保护的认识。1.3国内外研究进展1.3.1 沙漠化概念沙漠化一词是国人按照我们自己的语言习惯根据英文单词desertification汉译过来的。国外研究学者一般称其为荒漠化。在法国人A.Aubneville1949年的研
13、究中，第一次提到了荒漠化一次词，他把热带森林是如何一步一步退化成荒漠化土地的过程称为荒漠化11。由于沙漠化对生态环境的影响越来越大，国际社会似乎也意识到了这一点，因此在1992年联合国呼吁召开了“联合国荒漠化大会”(UN Conference on Desertification)，有关“荒漠化”的明确定义就是在这次会议上提出的，给荒漠化定义为：土地由于遭受到各种削弱和破坏，导致类似荒漠的情况，属于生态系统普遍恶化的现象之一。随着科学与技术的发展，人们对沙漠化的认识也越来越清晰，因此在1997年的“联合国环境和发展大会”(UNCED)上，又对沙漠化有了一个新的定义：是由气候变异和人类活动在内的
14、种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化12。1.3.2 国外研究进展早在20世纪初期，国外就已经开始关注沙漠化的研究和防治工作，就目前来说，国外对荒漠化的研究比国内更为广泛。日益严重的土地退化问题引起了世界的高度关注，由于最开始人们只是对什么事沙漠化做出了明确的定义，并没有给出明确的监测指标以及确切的影响因素，因此很多科学家在1997年的联合国荒漠化大会之后，开始致力于沙漠化监测指标以及影响因素的研究。经过研究人员的不懈努力，由Berry和Ford两人率先提出了一套较为完善的沙漠化监测指标体系，他们提出该体系是以人类、动物、植物、土壤和气候等影响为依据的，这个体系包括地表反射率、
15、降水、盐渍化、沙尘暴等因素，适用于全球范围，并且是以气候因子为主体，没有考虑人为活动等影响因素13-14。这一指标的提出极大促进了荒漠化在理论和模型研究方面的发展。在前人研究的基础上，Reining对荒漠化的有关特征做出了进一步的归纳，这次其将自然和人为因素等影响考虑在内，并提出由社会、物理和生物三方面的众多指标组成监测指标体系15。在1980年，Dregne又根据各种土地利用类型确定了包括物理以及生物的、社会的两方面指征的荒漠化指标体系16。随着社会的发展，沙漠化的影响也逐渐显现了出来，世界各国对其的关注也越来越大，以至于在20世纪70年代初期，沙漠化就已经引起了全球性的关注。1992年召开
16、的“联合国环境与发展大会（ UNCED ）”，集结了世界各国的首脑，足以证明沙漠化影响的严重程度，也就是在这次会议上，完成了21世纪议程，也是在此次会议上沙漠化被列为影响人类社会持续发展的重要问题之一。而后就是在1994年，根据联合国各国决议以及各政府间的谈判，表决通过了联合国关于在发生严重干旱和荒漠化的国家特别是在非洲防治荒漠化的公约。该公约也表现出世界各国对沙漠化越来越重视，沙漠化的影响也是不言而喻。1977年“联合国荒漠化大会”（ UN Conference On Desertification ）在肯尼亚内罗毕召开，在这次会议上，正式把沙漠化的评价与监测研究提上议事日程。沙漠化土地的扩展速度是非常迅速的，如果不加快速度出台以及调整治理政策，
