丝绸之路历史地理信息专题 I 区论文(评审中) 版本 ZH2
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长江经济带1970年代末至2015年人类活动强度数据集
Human activity intensity along the Yangtze River Economic Belt, China (1970s – 2015)
: 2018 - 05 - 21
: 2018 - 05 - 29
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摘要&关键词
摘要:人类活动强度数据集可以用于评估人类活动对生物多样性的影响等。本数据集以中国国家尺度土地利用数据库(China’s Land-Use/cover Datasets,CLUDs)为数据源,基于土地利用的生态系统综合人类扰动指数,研制了长江经济带1970年代末,1980年代末,1995年,2000年,2005年,2010年和2015年共7期1 km分辨率人类活动强度数据集。将人类活动强度数据与1 km分辨率人口密度数据进行空间相关分析表明,本数据集精度较好。与全球数据集空间对比表明,本数据集的精度明显高于全球数据集。长江经济带人类活动强度数据集可为深化对长江经济带人地关系的认识,为“共抓大保护,不搞大开发”政策的实施提供科学数据支撑。
关键词:长江经济带;土地利用;人类活动强度;长时间序列;栅格数据
Abstract & Keywords
Abstract: Data of human activity intensity can be used to assess the effects of human activities on biodiversity. Based on China’s land-use/cover datasets and a land-use-based index measuring human disturbance on ecosystem, we developed the dataset of human activity intensity along the Yangtze River Economic Belt (YREB) for seven time periods, namely, late 1970s, late 1980s, 1995, 2000, 2005, 2010, and 2015. The dataset has a resolution of 1 km. An analysis of the spatial correlation between human activity intensity and 1 km population density indicated that the dataset is of good rationality. A validation against the global human footprint dataset indicated that our dataset has a significantly higher precision than the latter. The dataset presented here can help deepen our understanding of the human-nature relationship, and provides statistical references for policymakers with regard to ecological conservation and economic development in YREB.
Keywords: Yangtze River Economic Belt; land-use; human activity intensity; long time series; raster format
数据库(集)基本信息简介
数据库(集)名称长江经济带1970年代末至2015年人类活动强度数据集
数据作者李士成、张学珍
数据通信作者张学珍(xzzhang@igsnrr.ac.cn)
数据时间范围1970s末至2015年
地理区域长江经济带,包括上海市、江苏省、浙江省、安徽省、江西省、湖北省、湖南省、重庆市、四川省、云南省、贵州省等11个省市
空间分辨率1000 m
数据量106.82 MB
数据格式*.GRID(压缩为.rar格式)
数据服务系统网址http://220.194.54.102/sjzx/sjzxDetail?id=756c50ad-503c-4ef7-b051-4130ed0317b7
基金项目国家重点研发计划(2017YFA0603304),中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(CUGL170823),国家自然科学基金(41561020)。
数据库(集)组成数据集包含7个时段的人类活动强度栅格数据文件,它们分别为:1970s末.zip,1980s末.zip,1995.zip,2000.zip,2005.zip,2010.zip,2015.zip。
Dataset Profile
TitleHuman activity intensity along the Yangtze River Economic Belt, China (1970s – 2015)
Data corresponding authorZhang Xuezhen (xzzhang@igsnrr.ac.cn)
Data authorsLi Shicheng, Zhang Xuezhen
Time rangeFrom late 1970s to 2015
Geographical scopeYangtze River Economic Belt in China (Shanghai, Jiangsu, Zhejiang, Anhui, Jiangxi, Hubei, Hunan, Chongqing City, Sichuan, Yunnan, and Guizhou).
Spatial resolution1000 m
Data volume106.82 MB
Data format*.GRID (32 bit float)
Data service systemhttp://220.194.54.102/sjzx/sjzxDetail?id=756c50ad-503c-4ef7-b051-4130ed0317b7
Sources of fundingNational Key Research and Development Program of China on Global Change (No. 2017YFA0603304), Fundamental Research Funds for the Central Universities, China University of Geosciences (Wuhan) (No. CUGL170823), National Natural Science Foundation of China (No. 41561020).
Dataset compositionThe dataset consists of seven subsets on human activity intensity. They are 1970s.zip, 1980s.zip, 1995.zip, 2000.zip, 2005.zip, 2010.zip, and 2015.zip.
引 言
人类活动显著改变了地球表面的环境,使地表的生态环境遭受严重破坏[1]。评估人类活动强度时空分布及其变化特征,可以加深对人地关系的认识,有助于实现人类可持续发展[2]。人类活动强度数据集可以应用于多个领域[3-4],可以用于评估人类活动对生物多样性和生态系统服务功能的影响[4],也可用于评估自然保护区等生态工程的保护成效等[4,5,6 ]
已经有很多研究尝试对人类活动强度进行评估,并研制了相关数据集[7]。如全球人类足迹数据集[5, 8],北美人类足迹数据集[9],中国生态系统综合人类扰动指数[10],青藏高原人类活动强度数据集[3, 4]等。然而由于数据的限制,就时间序列和时间分辨率而言,相关的研究多是静态的[8, 9],或者是短时间序列的[4]。就空间分辨率而言,由于遥感数据的匮乏,多是基于政区的评估研究[7, 11]
长江经济带的国土面积和人口占全国40%以上,是长江流域人类活动与生态保护矛盾最为突出的地区[12]。过去几十年,这里经济发展迅速,但资源环境压力日益突出,环境治理的任务繁重[12],因此中国政府提出了要对这里进行大保护。为了大保护,急需对这里的人类活动强度的现状及历史变化趋势进行一个评估。
本文基于长时间序列的遥感土地利用数据,对长江经济带的人类活动强度进行评估并研制1970s末-2015年的人类活动强度数据集。数据集可以用于长江经济带乃至长江流域大保护相关科学问题的研究。
1   数据采集和研制方法
1.1   数据来源
刘纪远等[13]通过人工目视解译建成中国国家尺度1:10万比例尺土地利用数据库(China’s Land-Use/cover Datasets, CLUDs),并每隔5年采用同类卫星遥感数据对其进行更新。CLUDs是以Landsat TM/ETM遥感影像为主要数据源,包含矢量数据库和1 km比例成分分类栅格数据库,包括耕地、林地、草地、水域、居民地和未利用土地6个一级类型以及25个二级类型,分类精度超过90%[13]。本文采用矢量数据栅格化生成的1970年代末、1980年代末、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年7期1 km栅格数据(每个1 km栅格的属性为一种主导的土地利用类型),由中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)提供。
1.2   数据研制方法
人类活动引起的土地利用/土地覆被变化是表征人类活动对陆表自然生态系统影响最直接的表现,是生物多样性受到威胁的首要驱动因素。因此,许多研究均采用土地利用因子评估人类活动强度[14, 15]。在西藏自治区土地利用现状调查中,刘纪远等[11]提出了土地利用程度模型,并在此基础上构建了生态系统综合人类扰动指数[10]。徐勇等在定义建设用地当量概念的基础上,细化了综合人类扰动指数的赋值方案,构建了人类活动强度算法模型[7]。基于CLUDs的土地利用/覆被分类系统,本研究拟采用综合人类扰动指数的赋值方案(表1)来研制长江经济带1970s末-2015年人类活动强度数据集。
表1   各类土地利用的人类活动强度分值
级别自然未利用级自然再生利用级人为再生利用级人为非再生利用级
土地利用类型未利用土地,永久性冰川、雪地林地,草地,水域(不包含永久性冰川、雪地)水田、旱地城镇用地,农村居民点,工矿用地、交通用地等其他建设用地
人类活动强度分值00.250.501
一个区域拥有多种土地利用类型,不同的土地利用类型具有不同的面积占比,将其加权求和,得到了一个区域的人类活动强度。
式中,HAI(i, t)为网格i在年份t的人类活动强度,取值范围0~1,值越大,表示人类活动强度越大;A(j)为土地利用类型j的人类活动分值,P(i, j, t)为年份t网格i中土地利用类型j的面积占比,满足=1。
2   数据样本描述
本数据集包含1970s末、1980s末,1990,2000,2005,2010,2015共七期人类活动强度数据。这些数据存放在7个文件夹中,保存为1个压缩文件(长江经济带1970年代末-2015年人类活动强度数据集.rar),总数据量106.82 MB。每个文件夹中单独存储1个时期的GRID栅格数据文件,为32bit栅格数据结构;采用的坐标系为Krasovsky_1940_Albers。
数据样本长江经济带2000年人类活动强度如图1所示。


图1   长江经济带2000年人类活动强度空间分布图(图片送审中)
3   数据质量控制和评估
人口密度反映了人类活动强度的行为主体“人口”的空间分布状态,对人类活动强度及其变化起着主导性作用。本研究通过相关分析来验证人类活动强度数据的可靠性和合理性。通过将2000年人类活动强度与2000年1 km分辨率人口数据进行拟合,发现两者符合指数函数的关系,相关系数为0.789,相关性较为显著,表明本研究研制的人类活动强度数据较为可靠。


图2   2000年人类活动强度与人口密度相关关系
此外,从空间分布上来看,长江经济带人类活动强度与人口密度的空间分布格局较为一致。苏皖地区,长三角地区,江汉平原,四川盆地人类活动强度较高,这些地区人口密度也较高,这亦表明本文研制数据集较为可靠。
4   数据价值
我们将本研究研制的数据集和全球人类活动强度数据集[16]进行空间格局的大致比对,如图3所示。对比表明,本文研制的数据集的合理性和精度明显优于全球数据集。
本研究采用的源数据CLUDs土地利用一级类型综合评价精度94.3%以上,二级类型分类综合精度91.2%以上;而全球人类足迹数据集采用的UMD数据集平均精度只有65%,森林的解译精度最高也只有81~92%。我们进一步分析其采用的耕地数据,发现全球数据集在四川盆地南部、贵州中西部地区耕地分布明显偏多,导致这里的人类活动强度和四川盆地较为接近,这存在较大的不确定性。此外,数据处理的过程中,全球数据集采用了多个来源的遥感产品来绘制人类活动强度或人类足迹图,比如耕地数据采用了UMD数据集,而牧草地则采用了MODIS和GLC2000融合,且经普查数据校正后的产品,各个数据产品的同化过程可能也会引入一定的误差。
人类活动强度数据集具有广泛的应用价值[3, 16]。比如,它可以用来评估人类活动对动物行为的影响[17],对生态系统服务和生物多样性损失的影响[2],也可以用来评估生态工程的有效性[5],还可以测算人类活动的效率[16]等等。


 
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数据引用格式
李士成, 张学珍. 长江经济带1970年代末至2015年人类活动强度数据集[DB/OL]. Science Data Bank, 2018. (2018-05-21). DOI: 10.11922/sciencedb.604.
稿件与作者信息
论文引用格式
李士成, 张学珍. 长江经济带1970年代末至2015年人类活动强度数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2018. (2018-05-21). DOI: 10.11922/csdata.2018.0025.zh.
李士成
Li Shicheng
主要承担工作:数据处理、制图与稿件撰写。
(1989—),男,山东省临沂市人,博士,助理研究员,研究方向为长时间序列土地利用重建与人类活动强度评估。
张学珍
zhang Xuezhen
主要承担工作:思路设计、稿件撰写与修改。
xxzhang@igsnrr.ac.cn
(1981—),男,山东省济宁市人,博士,副研究员,研究方向为土地利用/覆盖变化的气候与环境效应。
出版历史
I区发布时间:2018年5月29日 ( 版本ZH2
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中国科学数据
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