黄河源区高寒湿地时空变化及影响因素分析：基于面向对象和决策树的提取模型

中国三江源地区的高寒湿地是中国最重要的生态系统之一，在调节区域水文循环和碳循环等方面发挥着重要作用。黄河源区作为黄河水系的总要水源，有着丰富的高寒湿地资源。近年来，由于气候变化及人类活动等所造成的影响，源区高寒湿地变化动态明显，因此，获取准确的高寒湿地面积及其分布对高寒湿地管理和科学研究具有重要意义。

在我们的研究中，基于地貌类型并结合面向对象和决策树的分类模型 (ODTC) 的湿地分类模型，并使用新的湿地分类系统准确提取了分布在中国青藏高原黄河源头地区的高寒湿地。首先使用面向对象的方法根据像素和纹理的相似性将图像按尺度分割为多个区域，然后通过基于地貌类型构建的决策树模型提取高寒湿地。将该模型提取的湿地结果与支持向量机 (SVM)、卷积神经网络（CNN）和随机森林 (RF) 等7种常用方法进行对比，并通过混淆矩阵验证了该方法的准确性，并且引用了一个新的精度验证方法DISO来验证这八种方法的准确性。并使用该模型分别提取1990-2020年五期湿地信息进行时序分析，主要结果如下：

(1) 2020年黄河源区的湿地总面积为3142.3 km2，占黄河源区总面积的16.1%；沼泽湿地和洪水湿地的面积为1286.6 km2及569.2 km2，分别占湿地总面积的37.7% 和16.7%。使用ODTC模型所提取的湿地结果总体分类精度为98.9%，Kappa系数为0.98。结合混淆矩阵及DISO精度评价结果可知，ODTC模型的提取误差最小，高寒湿地精度远超SVM、CNN及RF等方法。依据三维湿地图显示，研究区域的高寒湿地分布在湖泊、山前地下水溢流带及山间集水区盆地周围，且结合海拔、坡度以及岩性等分析，湿地分布于海拔小于4680m、坡度小于6°的第四系松散堆积物中。

(2) 1990年到2020年间，沼泽湿地以及洪泛湿地总面积减少409.6 km2，退化速率为13.7 km2/y，整体呈退化趋势，且2000-2003年间湿地退化速率最高，达到119.3 km2/y，其次为1990-2000年及2010-2020年，分别为54.9 km2/y及25.3 km2/y，虽然在2003-2010年间，湿地面积大幅回升，但还是未能达到1990年最初面积。洪泛湿地的变化集中于海拔低于4360m的区域，退化面积达退化总面积的73.2%；沼泽湿地的变化则集中在海拔4445-4647m之间，退化沼泽湿地面积占总面积的58.6%。且景观结果表明研究区湿地高寒湿地趋于复杂及破碎化。

(3) 结合气象、水文及冻土情况可知，研究区沼泽湿地的变化与蒸散发呈高度负相关，相关系数达0.92，与冻土呈正相关性，相关性为0.58，与降雨、水体面积、夜间地温及日照呈高度正相关；洪泛湿地与湿度、地温、及冻土呈高度负相关性，而与流量、气温及日间降雨呈高度正相关。