基于面向对象提取的白俄罗斯土地利用分类

注：本研究项目在“一带一路”国际科学组织联盟联合研究合作专项的支持下完成。

项目背景

白俄罗斯共和国，简称白俄罗斯，白俄罗斯国土面积20.76万平方公里，境内地形大部分平坦，多属平原和盆地，平均海拔160米。南部为辽阔的低地，中部多为平原和低丘，北部和西北部地势稍高，有部分高地和起伏的丘陵，最高点海拔345米。土壤以草甸灰化土为主，其次是沼泽土和沙地，土质较肥沃，平均生长期为184—208天。水资源充足，境内多河流湖泊，共有大小河流20781条，大小湖泊l2250个，水库153座。气候温和湿润，属温带大陆性气候，夏季温暖，秋季多雨，冬季湿润。一月份平均气温-4℃至-8℃之间，7月份平均气温+17℃至+19℃之间。低地全年平均降水量为500—650毫米，平原和高地为650—750毫米，雨量充足，自然条件环境良好，适宜农业生产。

2012年种植业产值30.47万亿白卢布，约合36.55亿美元（按年平均汇率1美元：8335.86白卢布计算），占农业总产值的51.7%。

△  表1. 白俄罗斯2005—2011年农作物播种面积表  单位：千公顷

△  表2. 白俄罗斯2005—2012年农作物总产量表  单位：千吨

 卫星遥感技术可以用于监测农业资源的生长状况、产量、病虫害和灾害等。白俄罗斯卫星遥感技术发展现状良好，拥有丰富的土地利用、土壤普查地理信息资源和卫星地面接收站。白俄罗斯土壤异质性显著，且土地利用类型复杂，但大多已在前人研究中提及。同时白俄罗斯位于中高纬度区域，受云雨影响较小，全年可用影像较多，且质量较高，为卫星遥感应用提供了良好的数据基础。

项目基本流程

本项目在“一带一路”国际科学组织联盟（ANSO）联合研究合作专项的支持下完成。采用Sentinel Hub和Google Earth Engine进行数据准备和融合，使用公开数据集、出版物和目视解译进行训练样本的标注，再使用监督学习OBIA-RF（面向对象随机森林）方法分别对农业和林业数据集进行地物分类和提取，最后在QGIS、Arcgis等软件中进行制图、统计分析，结合气象、土壤数据，进行土壤生态潜力的评估。

△  面向对象土地利用分类流程图

△  白俄罗斯土壤类型图  （Karacsonyi, David. (2017). Belarus in Maps.）

项目成果

△  图3.白俄罗斯2014—2023年森林和耕地覆盖变化图

△  图4.白俄罗斯2014—2023年森林和耕地面积变化统计图

△  图5.白俄罗斯各地区2014—2023年森林面积变化统计图

△  图6.白俄罗斯各地区2014—2023年耕地面积变化统计图

总体来讲白俄罗斯的森林和耕地面积逐年有波动变化但整体稳定，除了Vitebsk州的森林面积在2020年有明显下降外（图4），各地区面积排名也基本稳定。参考图5，Vitebsk州的耕地面积在2021年后有明显增加，因此森林面积下降可能是开垦农田导致。值得注意的是Minsk州的森林面积在2022年后也有下降趋势，且农田面积有增加趋势，且增速较快，可能是由于Minsk州位于行政中心区域且农业产业相对发达，近两年推行规模化农业，导致农田面积扩大。

另外，Grodno州的森林和耕地面积均最低，可能是由于当地的温度较其他州低，且降水和径流量都较大，且当地有较大比例的Hypo-Stagnic Retisol (Stiltic, Cleyic）土壤类型（图2），该类型土壤有较高粘粒含量，通常会影响土壤的排水性和通气性，同时对植物根系的穿透也有一定的阻碍作用，再加上当地降水较多，导致土壤有短暂或周期性的浅层滞水现象。在降水后容易出现暂时性的饱和状态，会影响植物生长和土壤生物活动。因此当地的森林和耕地面积均较低，而以湿地植物群落和生态系统为主。

在逐年面积统计外，还能够分析年际间的面积变化以及变化热点区域，在提供宏观统计数据的同时，以更加细致的方式提供目标土地利用覆盖类型的详细变化情况，为宏观和区域性农业政策的制订和实施提供客观、有效的参考。