基于長時(shí)間序列l(wèi)andsat數(shù)據(jù)的科爾沁沙地土地利用演變分析

鄔亞娟,劉廷璽,2,*,童 新,2,羅艷云,2,段利民,2,王冠麗,2

1 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木建筑工程學(xué)院, 呼和浩特 010018

2 內(nèi)蒙古自治區(qū)水資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 呼和浩特 010018

土地利用/覆被變化(Land use/cover change,LUCC)作為指示生態(tài)環(huán)境的最客觀指標(biāo),是用于評價(jià)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康程度的重要參量[1]；尤其是生態(tài)環(huán)境脆弱的沙漠化地區(qū),對其地表植被進(jìn)行監(jiān)測更有利于維持該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)平衡以及恢復(fù)、重建工作[2]。目前,關(guān)于土地覆被變化研究方法包括：利用陸表景觀指數(shù)表征、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)與物候變化相關(guān)關(guān)系分析以及GIS空間分析等[3-4],例如通過結(jié)合空間分析技術(shù)能夠解讀季節(jié)變化對景觀尺度上植被分布和空間格局的影響[5-6],水文氣象因子的變化能夠揭示生態(tài)環(huán)境的脆弱性與不穩(wěn)定性等[7-8]。而在時(shí)空變化的研究中,遙感技術(shù)被認(rèn)為能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測同一地區(qū)不同時(shí)期的地表環(huán)境現(xiàn)狀,尤其是針對生態(tài)脆弱地區(qū)有關(guān)植被變化的研究,“3S(GPS、RS、GIS)”技術(shù)的應(yīng)用有助于了解區(qū)域內(nèi)的植被時(shí)空演替動(dòng)態(tài)[9-10],其中最廣泛的是利用地理信息技術(shù)中的轉(zhuǎn)移矩陣法,通過得到各地類間轉(zhuǎn)出、轉(zhuǎn)入面積以及轉(zhuǎn)變方向,從宏觀方向定量展示隨時(shí)間推移不同地類時(shí)空上的動(dòng)態(tài)變化,同時(shí)地類分布重心隨時(shí)間推移的變化方向能夠有效預(yù)測未來土地覆被變化趨勢[11]?？茽柷呱车刈鳛槲覈车孛娣e最大的干旱半干旱地區(qū),進(jìn)入20世紀(jì)70年代后,人類活動(dòng)加快了沙漠化進(jìn)程,土地覆被格局發(fā)生較大變化。關(guān)于科爾沁沙地LUCC的研究主要集中在土地覆被的景觀效應(yīng)、生態(tài)環(huán)境機(jī)制、影響因子等研究[12-13],對其變化規(guī)律的深入研究較少,在生產(chǎn)力較低的荒漠化地區(qū)主要關(guān)注單一地類的空間格局,如疏林景觀變化規(guī)律的研究等,對長時(shí)間尺度的分析也缺乏全面的討論[14-15]。近年來,多數(shù)學(xué)者發(fā)現(xiàn)時(shí)空信息與生態(tài)學(xué)結(jié)合的方法,有利于揭示區(qū)域內(nèi)土地覆被現(xiàn)狀及其演變過程與規(guī)律,更能彌補(bǔ)現(xiàn)有LUCC評價(jià)方法中的不足[16-17]。

研究針對荒漠化典型區(qū)土地利用/覆被的長時(shí)間序列演變進(jìn)程,獲取了1987—2017年15景高質(zhì)量Landsat TM/OLI遙感影像,采用C4.5決策樹對多時(shí)相不同植被類型進(jìn)行分類,利用該方法分析了研究區(qū)復(fù)雜下墊面環(huán)境的時(shí)空格局。通過分類結(jié)果的生態(tài)含義以及結(jié)合地理信息技術(shù),在空間—屬性過程分析的基礎(chǔ)上,采用“空間代替時(shí)間”的生態(tài)學(xué)植被演替研究方法,定量描述了科爾沁沙地典型區(qū)植被演替的時(shí)空變化規(guī)律,有助于為今后該區(qū)域長時(shí)間序列的土地覆被研究提供科學(xué)參考,同時(shí)在干旱半干旱地區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建工作中也具有一定的理論依據(jù)和指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)收集

1.1 研究區(qū)概況

本文選取科爾沁沙地南部的阿古拉生態(tài)水文試驗(yàn)區(qū)(其地理坐標(biāo)是：122°33′00″—122°41′00″E,43°18′48″—43°21′24″E),研究區(qū)具有科爾沁沙地植被恢復(fù)與群落演替的一般特征,研究區(qū)位置如圖1所示,總面積4114.53 hm2,屬半干旱溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均降水量為389 mm。研究區(qū)內(nèi)地形總體走向?yàn)槟媳备呗N,東低西高,中間低平,呈現(xiàn)沙丘—草甸—湖泊相間的多地貌的梯級生態(tài)系統(tǒng)。除農(nóng)業(yè)用地之外,自然植被類型在科爾沁沙地具有典型代表性,其主要植物種生活型演變方向?yàn)椋毫鲃?dòng)、半流動(dòng)沙地先鋒植被→固定、半固定沙地灌叢植被→固定沙地草本植被[18]。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 The location of study area

1.2 數(shù)據(jù)資料

由于個(gè)別年份研究區(qū)影像質(zhì)量較差,因此研究選取了1987—2017年質(zhì)量較好的15景Landsat影像作為主要數(shù)據(jù)源(所有影像的軌道號(hào)均為119/31),所有影像數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心(http://www.Gscloud.cn)。選擇研究區(qū)植被生長比較茂盛的7、8月份質(zhì)量良好的影像數(shù)據(jù)。其他數(shù)據(jù)主要用于輔助遙感圖像的解譯以及分類精度的檢驗(yàn),如中國1∶400萬植被圖分類系統(tǒng)、1∶100萬陸地地表覆被分類系統(tǒng)以及2007年調(diào)查數(shù)據(jù)、2012 Google數(shù)據(jù)年和2017年野外調(diào)查數(shù)據(jù)主要用于歷史影像分類精度的驗(yàn)證；經(jīng)過實(shí)地考察與生態(tài)資料相結(jié)合,確定實(shí)驗(yàn)區(qū)主要植被類型為林地,灌叢,草甸地和耕地。

2 研究方法

2.1 遙感圖像分類信息提取

在考慮了研究區(qū)土地覆被特征、土地資源實(shí)際情況以及Landsat TM/OLI遙感影像的分類能力的基礎(chǔ)上,本研究主要參考中國科學(xué)院土地資源分類系統(tǒng)建立土地覆被分類體系,通過構(gòu)建二級分類,重點(diǎn)突出11個(gè)地類的土地利用在長時(shí)間序列上的演變,其中主要包括林地、灌叢、半灌叢、濕地草甸、沙地草甸、耕地、建設(shè)用地、水體、沙地以及未利用地(沼澤、鹽堿地)。

后期輔助解譯則是利用高精度GPS,用于實(shí)地調(diào)查時(shí)在研究區(qū)域內(nèi)布設(shè)調(diào)查點(diǎn)作為分類模型的測試樣本以及驗(yàn)證樣本,隨機(jī)選取用于構(gòu)建研究區(qū)不同地類分類模型[19-20]的訓(xùn)練樣本。根據(jù)地面調(diào)查確定主要土地覆被類型的分割閾值,構(gòu)建C4.5決策樹進(jìn)行區(qū)域分類。最終獲得1987—2017年15期研究區(qū)土地覆被分類圖并利用混淆矩陣計(jì)算其分類精度(圖2為1987、1997、2007以及2017年植被分類圖),分類總精度分別為91.39%、92.66%、90.74%和95.24%,所有影像分類精度均在88%以上,均滿足空間分析的要求[21]。

圖2 1987、1997、2007以及2017年研究區(qū)土地利用/覆被分類圖Fig.2 Landuse/Landcover classification map of 1987、1997、2007 and 2017 in study area

2.2 土地利用/覆被時(shí)空變化研究

土地利用類型的空間劃分可以為不同地類結(jié)構(gòu)變化、轉(zhuǎn)移矩陣模型以及重心遷移分析提供詳細(xì)的空間信息,是準(zhǔn)確描述生態(tài)脆弱地區(qū)區(qū)域演化空間差異的最直觀方法[22]。能夠利用地理信息技術(shù)、時(shí)空統(tǒng)計(jì)技術(shù)的疊加分析和統(tǒng)計(jì)分析等方法,以圖表、圖像的形式反映其變化的綜合性、復(fù)雜性規(guī)律,表達(dá)出時(shí)間、空間以及質(zhì)量變化特征[23-24]。

2.2.1植被群落類型結(jié)構(gòu)變化

不同植被群落類型的結(jié)構(gòu)變化趨勢以及過程可通過土地利用動(dòng)態(tài)度定量描述,研究引入土地利用類型動(dòng)態(tài)度指數(shù)(K)來分析典型研究區(qū)的土地利用變化特征,綜合土地利用動(dòng)態(tài)度(S)[25]以及土地利用綜合程度指數(shù)(La)[26]能夠描述和分析研究期不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的土地覆被類型的整體結(jié)構(gòu)變化。采用轉(zhuǎn)移矩陣法定量識(shí)別不同地類在不同時(shí)間上的空間格局變化,在進(jìn)行土地覆被分類的基礎(chǔ)上通過GIS空間分析功能探究研究區(qū)主要植被群落的空間變化規(guī)律。

(1)

(2)

式中,Ait1、Ait2分別為研究初期與研究末期某單一植被群落i的面積(hm2)；UAi代表研究期內(nèi)未發(fā)生轉(zhuǎn)移的某單一植被群落i的面積(hm2)；t1、t2分別為研究初期與研究末期；t2—t1為研究期長(a)；n為土地覆被類型總數(shù)。

土地覆被類型的變化程度反映土地利用程度或者說人類活動(dòng)對原有生態(tài)環(huán)境的干擾強(qiáng)度。依據(jù)人類對自然環(huán)境的干擾強(qiáng)度大小劃分土地利用程度分級指數(shù),1代表未利用地,2代表林地、草地和水域等生態(tài)較穩(wěn)定地物類型,農(nóng)用地(耕地)等賦值為3,道路、城鎮(zhèn)等建設(shè)用地為4。La的值越大,說明某一地區(qū)人類活動(dòng)的強(qiáng)度越大人口越密集,介于100—400之間。公式如下：

(3)

式中,La為土地利用綜合程度指數(shù)；Ri為地類i的土地利用程度分級指數(shù)；Ci為地類i占研究區(qū)總面積的百分比。

2.2.2轉(zhuǎn)移矩陣法

轉(zhuǎn)移矩陣可以描述不同地物類型的時(shí)空格局變化。在圖譜的基礎(chǔ)上通過影像分析軟件進(jìn)行面積的計(jì)算和轉(zhuǎn)移矩陣的直觀表達(dá)等,進(jìn)而得到定量化的展示[27]。轉(zhuǎn)移矩陣的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

(4)

(5)

式中,Pij表示地物類型i變?yōu)閖的轉(zhuǎn)移量,Ai表示在t1時(shí)期第i個(gè)地物類型的面積(hm2)；Bj表示t2時(shí)期第j種地物類型的面積(hm2)。

2.2.3質(zhì)心遷移法(標(biāo)準(zhǔn)差橢圓The Standard Deviational Ellipse)

標(biāo)準(zhǔn)差橢圓法(SDE)是進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)集或區(qū)域的中心趨勢、離散和方向趨勢的最直接方法[28],該方法利用Arcgis軟件進(jìn)行空間統(tǒng)計(jì),將ENVI分類后的影像進(jìn)行柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,利用提取的單一類別圖層計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差橢圓。在進(jìn)行分析之前將要素幾何投影到輸出坐標(biāo)系。所有數(shù)學(xué)計(jì)算都基于輸出坐標(biāo)系空間參考。在SDE法中,主要是提出橢圓的重心、方位角和標(biāo)準(zhǔn)距離,SDE空間表達(dá)如圖3所示：

圖3 基本參數(shù)空間表達(dá)Fig.3 Spatial expression of basic parameters

SDE參數(shù)主要有平均中心、方位角及各向標(biāo)準(zhǔn)差,在此主要分析其質(zhì)心遷移規(guī)律,其質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算公式為：

(6)

式中,(SDEx,SDEy)為加權(quán)平均中心坐標(biāo),即重心；Wi為權(quán)重值；(xi,yi)為空間區(qū)位坐標(biāo)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同土地類型變化分析

3.1.1土地覆被面積及結(jié)構(gòu)變化

結(jié)合表1與圖4可知土地覆被具有較大變化,具體表現(xiàn)在：1987—2017年沙地為減少最多最快的地類,減少了173.79 hm2,年減少率為1.35%；除半灌叢以及濕地草甸,其他植被類型面積均呈增加趨勢。研究區(qū)耕地面積在2007年前期擴(kuò)張速度較快(1997—2007年間變化率為15.69),達(dá)到了當(dāng)?shù)丨h(huán)境對耕地規(guī)模的容納能力,導(dǎo)致2007年后耕地面積開始下降。林地面積在1987—2007年內(nèi)緩慢下降,自2007年又開始逐漸上升,該變化是三北防護(hù)林政策的實(shí)施,林地的圍封保護(hù)以及大力種植在防風(fēng)固沙改善荒漠化狀態(tài)發(fā)揮重要作用。

表1 1987—2017年研究區(qū)土地利用/覆被面積變化情況Table 1 Acreage and rate of land use and land cover change in study area from 1987 to 2017

圖4 研究區(qū)1987—2017年土地利用/覆被年際面積變化趨勢Fig.4 Interannual change trend of land use and land cover in study area from 1987 to 2017

通過統(tǒng)計(jì)不同時(shí)期內(nèi)不同土地覆被類型的面積、結(jié)構(gòu),掌握研究區(qū)在研究期內(nèi)主要植被結(jié)構(gòu)變化的一般特征,選取典型年遙感影像(1987、1997、2007和2017年)分析了研究區(qū)主要土地利用類型結(jié)構(gòu)特征及其變化(圖5)。由圖可知,半灌叢作為研究區(qū)廣泛分布的最主要覆被類型,四個(gè)典型年均呈現(xiàn)出“半灌叢-草甸-灌叢”的地域結(jié)構(gòu)特征。1987—2017年研究區(qū)沙地面積呈顯著下降趨勢,比重下降了4.22%；耕地比重由4.38%增至5.36%,說明人類活動(dòng)對當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的改善扮演著重要的角色。其中沙地草甸占總面積的10.31%,這與該地區(qū)為半干旱沙生植被主要分布區(qū),人口密度小的現(xiàn)狀相一致,濕地草甸靠近水體,占研究區(qū)總面積的5.95%,是當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)牧草的主要來源。

圖5 1987、1997、2007以及2017年土地利用/覆被結(jié)構(gòu)特征Fig.5 The structure characteristic of land use/land cover of 1987、1997、2007 and 2017

3.1.2整體結(jié)構(gòu)變化

由圖6可知,綜合土地利用指數(shù)La于1987—1997年間先持續(xù)上升后下降達(dá)到整個(gè)研究期內(nèi)的最低值196.94(1997年),1997年之后呈波動(dòng)上升趨勢,在2007與2017年分別得到了兩個(gè)極大值207.77和209.7,表明隨著機(jī)械化水平的提高,科學(xué)性農(nóng)耕活動(dòng)的進(jìn)行,土地利用強(qiáng)度顯著提高。研究區(qū)綜合土地利用動(dòng)態(tài)度S在研究期內(nèi)變化不穩(wěn)定,以1989年為節(jié)點(diǎn),先下降后趨于波動(dòng)上升,總體處于下降趨勢,1987—1989年S值下降明顯為1.99,在該時(shí)期內(nèi)人為活動(dòng)為當(dāng)?shù)赝恋馗脖蛔兓休^大影響。同時(shí)在1989—1999年處于穩(wěn)定不變的狀態(tài),究區(qū)生態(tài)環(huán)境處于平衡期。1999—2016年間出現(xiàn)負(fù)值,其中：1999—2000(-0.6%)年以及2001—2004(-0.2%)年的衰退期考慮到當(dāng)年的生態(tài)保護(hù)政策,發(fā)展受到制約,而2007—2013(-0.2%)年以及2014—2016(-0.12%)年的衰退現(xiàn)象是由于2007年的發(fā)展高峰期的出現(xiàn),導(dǎo)致后期發(fā)展速度受到一定約束。

圖6 研究區(qū)綜合土地利用/覆被動(dòng)態(tài)變化Fig.6 Comprehensive dynamic change of land use and land coverchange in study area

3.2 土地利用/覆被動(dòng)態(tài)演變分析

在遙感影像分類信息提取的基礎(chǔ)上,根據(jù)不同地物類型在研究期內(nèi)轉(zhuǎn)移矩陣表制作了研究區(qū)主要地類面積變化圖譜單元排序表(表2)。由排序表信息可知：在該時(shí)期內(nèi),研究區(qū)土地利用類型發(fā)生變化的總面積達(dá)到2623.59 hm2,總變化強(qiáng)度為63.76%(總變化面積/研究區(qū)總面積)。具體表現(xiàn)在研究區(qū)土地利用演變在該時(shí)期內(nèi)存在正向演替與逆行變化。其中,正向演變的比例為52.61%,主要表現(xiàn)為半灌叢經(jīng)過自然恢復(fù)演替、人工輔助等轉(zhuǎn)變?yōu)榱斯鄥?、沙地草甸和林?演變面積分別為233.37、214.83 hm2以及122.49 hm2,分別占進(jìn)展演變以及總變化的41.34%與26.76%,而轉(zhuǎn)出面積占總變化的16.27%,說明研究區(qū)生態(tài)治理取得較大成果。但同時(shí),半灌叢轉(zhuǎn)為沙地的面積為184.95 hm2,表明以放牧為主的研究區(qū)同時(shí)發(fā)生著局部的逆行演變。沙地以及灌叢發(fā)展為沙地草甸占進(jìn)展演變的15.25%,變化面積分別為137.61 hm2以及72.9 hm2；而在轉(zhuǎn)為耕地、濕地草甸以及林地,變化總面積為224.73 hm2,占正向演變的16.28%,沙地草甸的總面積維持在穩(wěn)定的狀態(tài),表明當(dāng)?shù)厣郴F(xiàn)象有所緩解。

表2 研究區(qū)主要土地利用/覆被變化比例(1987—2017)Table 2 Sequencing of change units of main land use/land cover in study area (1987—2017)

3.3 土地利用/覆被時(shí)空遷移分析

研究選取4個(gè)典型年分類影像,利用圖譜研究中的疊置分析,將其動(dòng)態(tài)演變階段的主要植被類型的重心坐標(biāo)進(jìn)行疊合,形成了可視化的重心遷移圖(圖7)以及通過計(jì)算得到基于歐式距離方法的不同覆被類型重心遷移距離(表3)。沙地在1987—1997年期間重心向東偏南遷移,在1997—2007年又向北移動(dòng),這表明在該時(shí)期里原重心所在地南部沙地面積減少,與半干旱沙地在三北防護(hù)林措施下自然恢復(fù)與人工干預(yù)的實(shí)際情況相符；林地重心在1987—1997年期間明顯南移,在1997—2007年又向東移,但總體上林地還是向南遷移,說明研究期內(nèi)研究區(qū)南部在人為干預(yù)下有較多的灌叢在向林地方向變化；水體的重心在1987—1997年向東偏南移動(dòng),1997—2017年持續(xù)向東偏南方向遷移,同時(shí),半灌叢、灌叢以及林地的總體偏移方向趨勢一致即向東南方向遷移。耕地在研究區(qū)的分布變化是生態(tài)演替和人類干涉的必然選擇,其重心的遷移不顯著。不同覆被類型重心基本集聚在了研究區(qū)的幾何中心位置,說明在1987—2017年間不同植被在區(qū)域內(nèi)均勻分布且梯度變化不明顯。綜合以上結(jié)論可知,不同覆被類型重心主要移動(dòng)方向?yàn)闁|西向,這與該研究區(qū)梯級生態(tài)帶走向的地勢有關(guān),且在1987—2017年的遷移變化可知,主要植被類型重心遷移距離依次由大到小為耕地>半灌叢>灌叢>沙地草甸>濕地草甸>林地。說明受人為保護(hù)與自然演替影響,研究區(qū)內(nèi)梯級生態(tài)現(xiàn)象愈發(fā)顯著,部分地區(qū)恢復(fù)效果較理想。

圖7 不同時(shí)期主要植被類型重心遷移圖Fig.7 Gravity center migration map of land use and land cover in different periods

表3 主要土地覆被質(zhì)心遷移方向以及距離Table 3 Centroid migration direction and distances of main land cover

4 結(jié)論與討論

4.1 主要結(jié)論

研究以遙感信息為基礎(chǔ),結(jié)合空間分析,分析了科爾沁沙地典型區(qū)土地利用/覆被時(shí)空變化。分類結(jié)果和時(shí)空變化分析結(jié)果表明：a)決策樹分類法具有較強(qiáng)的擴(kuò)展識(shí)別能力,對于不同植被類型的同步識(shí)別在中分辨率影像中的分類精度均達(dá)到88%以上,分類效果較好；b)近30年來研究區(qū)植被活動(dòng)不斷增強(qiáng),沙地面積呈減少趨勢,僅北部部分沙化地區(qū)恢復(fù)速度較緩慢但是仍存在局部沙化現(xiàn)象。同時(shí),由土地覆被結(jié)構(gòu)變化可知,研究期內(nèi)土地覆被呈現(xiàn)出“半灌叢—草甸地—灌叢”的地域結(jié)構(gòu)特征；c)1987—2017年間,研究區(qū)內(nèi)土地覆被同時(shí)存在正向演變與逆向演變,其中逆向演變占總變化的28.68%,從變化序列來看,研究區(qū)土地覆被變化主要以半灌叢的持續(xù)減小與沙地草甸的持續(xù)擴(kuò)張為主要特征,總體呈現(xiàn)出“南進(jìn)北退”的空間變化,整體上遵循了半干旱區(qū)植被條件改善的一般規(guī)律；d)質(zhì)心遷移方向與距離反映了各植被類型在研究區(qū)的恢復(fù)過程中變化方向,主要植被地類向南遷移,與研究區(qū)南部沙地面積減少,植被面積增加的實(shí)際相符。

4.2 討論

研究充分利用Landsat TM/OLI數(shù)據(jù)較高的時(shí)空分辨率,進(jìn)行基于決策樹分割的土地覆被分類,獲取了科爾沁沙地典型區(qū)域不同時(shí)期土地覆被分類圖。結(jié)合地理信息技術(shù),從典型年分類圖中提取并分析了主要植被類型的結(jié)構(gòu)變化、類型轉(zhuǎn)變以及空間變化,對于具有地帶性差異的荒漠化區(qū)域土地覆被分類及其時(shí)空變化分析具有一定的借鑒意義。然而研究區(qū)植被斑塊化分布現(xiàn)象嚴(yán)重,某些植被類型在野外實(shí)際工作中采樣點(diǎn)數(shù)目少,導(dǎo)致誤差較大,因而在以后的研究中應(yīng)注重樣地選擇的均勻性與準(zhǔn)確性來進(jìn)一步提高分類建模的準(zhǔn)確率以及類別劃分的精細(xì)程度。同時(shí)由于歷史和遙感信息缺少時(shí)間上的研究以及影像識(shí)別方法的不完善等,有必要進(jìn)一步擴(kuò)展研究區(qū)域的范圍,深入研究多植被同步識(shí)別方法,以及融合多時(shí)空尺度信息如 Sentinel—2 等數(shù)據(jù)提高分類精度[29-30]。

在土地覆被的動(dòng)態(tài)分析研究中,生態(tài)系統(tǒng)格局及其演變過程可以看作數(shù)量、交換以及移動(dòng)的綜合表現(xiàn)[31],即通過量化其變化程度,明確地類間在轉(zhuǎn)變期內(nèi)的轉(zhuǎn)入與轉(zhuǎn)出比例,分析該變化對當(dāng)?shù)刂脖唤Y(jié)構(gòu)等是否存在積極性,然而目前如何定性分析演變過程的方法還處于探索階段[32-33]。同時(shí)土地覆被整體結(jié)構(gòu)變化的計(jì)算方法仍不統(tǒng)一,確定適用于該區(qū)域的最佳參數(shù)也是待解決的關(guān)鍵問題[34]。除了上述內(nèi)容以外,在生態(tài)系統(tǒng)的演替中,雖然可以通過遙感影像信息獲取其演變過程、總結(jié)演替規(guī)律[35],但還是缺乏生態(tài)環(huán)境變化下的深入研究,例如將植被的物候變以及人類活動(dòng)等因子納入演替的研究框架,能夠更進(jìn)一步從空間上將演替分析與其它生態(tài)學(xué)過程和格局變化的研究(如退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建[36],生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮循環(huán),景觀格局特征[37-38]以及生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展[39]等)緊密地聯(lián)系在一起,為多種氣候模式下的生態(tài)環(huán)境治理提供行之有效的理論方案。