利用遥感数据绘制长期土地利用变化图

土地利用变化是人类世时期最持续和最明显的结果之一， 在人类世时期， 砍伐森林、农业和不断扩张的城市在我们的星球上留下了清晰的印记。 监测这种变化是了解其影响的关键， 也是潜在地提醒科学家和政策制定者需要做出改变以阻止对我们自然环境破坏的关键。

监测土地利用变化

如今，土地变化监测、评估和预测（LCMAP）（详情参见 https://www.usgs.gov/special-topics/lcmap ）计划正在帮助更好地监测我们脆弱的地球和长期的土地利用变化。 最初，LCMAP 是在 USGS 的地球资源观测和科学（EROS）中心建立的。 其想法是利用更高质量的遥感数据和更频繁地发布数据， 向科学家和公众介绍新一代土地复盖测绘和变化监测。 总体而言， 数据是作为迄今涵盖1985-2021年的收集的一部分发布的。 除了主要由 Landsat 程序组成的卫星数据外， 信息还包括处理后的变化检测算法结果（使用PYCCD）以及监督学习模型和结果信息。

LCMAP 数据的获取

LCMAP 的数据可从 EarthExplorer，LCMAP Web Viewer，LCMAP Mosaic 网站和 LCMAP WMS 获得。 数据如跨越 1985-2017 年的 Collection 1.0， 提供了土地覆被信息、土地覆被结果置信度、次级土地覆被、次级土地覆被置信度、 年度土地覆被变化、光谱变化时间、变化幅度、光谱稳定期、 自上次变化以来的时间和光谱模型质量。

利用遥感数据进行长期土地利用监测的益处

利用遥感数据进行长期土地利用监测的益处在于， 这些数据不仅可以监测土地利用的变化， 还可以观察结果的质量， 土地利用在给定时期内的变化速度， 以及除了主要观察之外还存在哪些其他土地覆盖情况。 最近，LCMAP 的 2021 （1.3） 版本可将覆盖范围从 1985 年扩展到 2021 年。

（A） 美国农业部 （USDA） 国家农业影像计划 （NAIP）， 自 2021 年 11 月 15 日起在位于亚特兰大西南部的佐治亚州纽南附近， 受到干扰的地点拍摄的航拍图像，示例如下：

• （1） 为城市发展而砍伐森林；
• （2） 2021 年 3 月 26 日袭击纽南的 EF4 龙卷风造成的龙卷风疤痕的一部分；
• （3） 包括重新造林在内的干扰组合，
• （4） 森林收获。

（B） LCMAP Collection 1.3 的数据显示2021年以来的年度土地覆盖变化， 并确定了所有四种干扰的情况， 紫色显示为土地覆盖分类变化。

（C） 2020 年和 2021 年的 LCMAP Collection 1.3 光谱变化显示按月份分组， 包括 3 月下旬龙卷风后显示 2021 年 4 月变化情况。

（D）LCMAP Collection 1.3光谱变化幅度显示了光谱模型断裂的强度， 具有更剧烈的变化， 例如蓝色阴影中的森林清理和更微妙的变化， 绿色阴影中的森林再生或龙卷风破坏情况。

这些数据可以用来监测许多不同类型的土地利用变化， 包括湿地的动态， 查看飓风的影响、采矿如何影响不同地区、海岸侵蚀情况， 以及了解野火造成的土地利用变化的强度。 不同数据的发布， 用于分类和验证结果算法不断的改进， 从而能够更好地检测变化。 例如，在数据覆盖期间， 这些结果和对算法及其改进的更新经常被公布。

森林再生的遥感监测

森林再生可以作为缓解长期气候影响的一种方式。 森林资源是陆地上最大的生态系统， 是具有再生性的动态性资源， 因此利用遥感技术可以及时准确地取得森林资源的变化情况， 对于森林的可持续发展有着重要的意义。 森林资源的变化监测遥感技术通过对不同时期的遥感影像进行分析， 可获得不同时期森林的变化情况， 因此得到广泛的应用。

LCMAP 的结果表明， 树木再生速度很快， 平均需要5年左右的时间才能恢复。 这表明， 专注于较快增长领域的努力可能会通过专注于该地区而产生更快的回报。 另一方面， 其他地区可能更难恢复其整体树木覆盖状态， 或者至少需要更长的时间， 例如西北地区在某些情况下需要数十年才能恢复。

土地利用的长期监测展望

利用遥感进行各种长期土地利用监测对科学家和政策制定者来说可能变得越来越重要， 特别是土地利用变化在各种环境威胁中发挥着如此重要的作用。 努力将关键数据汇集在一起， 并以一种更容易的方式对土地利用变化进行分类和检测， 而不需要研究人员完成这项工作， 这使得 Landsat 数据的使用更容易获得， 这也使得现在可以开始更好的规划， 例如在哪些地方应该集中努力保护森林并使其能够重新生长。