基于Landsat时序数据的长株潭城市群核心区森林扰动监测

【目的】为了快速准确地监测城市群核心区内的森林扰动,研究利用Landsat时间序列数据在谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)平台运用LandTrendr算法进行森林扰动监测研究。【方法】基于2000—2020年植被生长季的Landsat时序数据,分别在归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、归一化燃烧率指数(Normalized Burn Ratio,NBR)、缨帽变换角(Tasseled Cap Arctangent,TCA)三种指数作为阈值限制下,采用LandTrendr算法对时间序列轨迹进行处理,以获取长株潭核心区森林扰动的发生区域及规模大小的信息。运用森林资源连续清查数据和Google Earth历史影像分别对3种不同指数的森林扰动监测结果进行精度评估和验证,并利用研究区内土地利用数据中的森林覆盖数据对扰动信息进行分析。【结果】2000—2020年长株潭核心区森林扰动总面积为264.35 km^(2),平均每年的扰动面积为13.22 km^(2),其中2002年扰动最少,为1.91 km^(2),扰动面积最大的为2011年,为25.52 km^(2)。运用森林资源连续清查数据对三种指数阈值限制下的森林扰动信息结果验证的精度分别为90.91%、81.72%和65.08%;在谷歌地球历史影像中随机布点下精度分别为86.00%、77.88%和78.36%。2009年和2011—2013年间森林扰动较为严重。对全国范围内的土地利用数据进行处理分析可知,森林面积在20年间随时间增长而缓慢减少,所占总面积的百分比由原来的27.10%减少到22.00%。【结论】NBR是最适合长株潭核心区的森林扰动指数,森林扰动检测结果与实地调查和谷歌地球历史影像目视解译的结果一致。森林扰动斑块的分布边界可被完整提取,扰动面积大小变化趋势与全国区域内土地利用数据森林面积变化趋势相同,主要由城市化进程、森林火灾和人工砍伐引起。2000—2020年研究区森林扰动面积呈现波动式缓慢增加的趋势,其中2001年、2011年和2013年存在扰动面积浮动较大。