統合的湿地変化検出アプローチの開発．中国・エルドス・ラルス・レリクタス国立自然保護区の場合

Development of integrated wetland change detection approach: In case of Erdos Larus Relictus National Nature Reserve, China.

• Di Liu
• Wei Chen
• Gunter Menz
• Olena Dubovyk

抄録

湿地は、地球温暖化と人間の搾取圧力によって脅かされており、近年急速に減少しています。湿地面積の変化をタイムリーかつ正確に検出することは、湿地の保全と回復のための主要な課題である。本研究の目的は、湿地ダイナミクスの変化を特定するためのスペクトル混合分析（SMA）と変化ベクトル分析（CVA）の利点を統合した統合的な変化検出アプローチを開発することである。提案したアプローチでは、SMAによって湿地の水、植生、土壌分画を導出し、CVAによって詳細な変化情報（変化の大きさと12の変化方向カテゴリを含む）を計算した。提案したアプローチは、1977年から2017年の間の時系列ランドサット画像を用いて、中国のエルドス・ラルス・レリクタス国立自然保護区（ELRNNR）の湿地の変化に適用された。その結果、湿地は深刻な劣化に直面しており、水分率が土壌（5.79km）、植生（1.35km）、土壌と植生の両方（3.53km）に変化していることがわかった。1977年から2000年までの間には、渤江湖の北東端でわずかな劣化が発生し、ELRNNR内の渤江湖と后嘉湖では限界的な劣化が発生し、水分率は土壌と植生に変化した。2000年から2010年の間、ELRNNRでは深刻な劣化が発生し、2010年から2017年にかけては降水量の変化や人間活動の影響を受けやすくなった。その結果を分析すると、長期的な干ばつと人間による誤用の影響が湿地劣化の推進要因となっていることが示された。本研究で提案した手法は、より詳細な変化情報を得ることができ、分類法よりも高い精度で湿地の変化を検出することができた。

Wetlands are threatened by the global warming and the human exploitation pressure, and have been shrinking quickly in recent years. Timely and accurate wetland area change detection is the primary task for wetland conservation and restoration. The objective of this study is to develop an integrated change detection approach which integrates the advantages of spectral mixture analysis (SMA) and change vector analysis (CVA) for the change identification of wetland dynamics. In the proposed approach, water, vegetation and soil fractions of wetlands were derived by SMA; then, the detailed change information (including change magnitude and 12 change direction categories) were calculated through CVA. The proposed approach was applied for the wetlands change in Erdos Larus Relictus National Nature Reserve (ELRNNR), China, using time-series Landsat images during 1977-2017. We found that the wetland faced serious degradation, with water fraction changed to soil (5.79 km), to vegetation (1.35 km) and to both soil and vegetation (3.53 km). From 1977 to 2000, a slight degradation occurred in the northeast edge of Bojiang Lake and a marginal degradation in Bojiang and Houjia Lakes inside the ELRNNR, with water fraction changed to soil and vegetation. During 2000-2010, severe degradation occurred in ELRNNR, and from 2010 to 2017, the wetland was more susceptible to the precipitation change and human activities. Analysis of the result indicated that the long-term drought and effects of mismanagement as well as misuse by human beings were the driving factors of wetland degradation. The proposed approach in this study achieves a higher accuracy than the classification approach to detect wetland change, with the ability to obtain more detailed change information.

Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.