基于遥感技术的奥地利莫德林地区土地利用/覆盖时空动态评估及其对植被保护与城市发展的启示

本研究针对欧洲CORINE土地覆盖(CLC)地图在局部尺度监测中的局限性，采用Landsat多光谱影像和GIS技术，对奥地利莫德林地区1999-2022年的土地利用/覆盖(LULC)变化进行量化分析。通过最大似然监督分类和NDVI/SAVI植被指数评估，发现森林覆盖率从39.11%降至36.5%，主要受农业扩张(早期)和建成区扩张(近期)影响。研究验证了NDVI在森林监测中的优越性(阈值≥0.55)，证实了CLC地图的局部适用性(分类总体精度92%-94%)，为欧洲城郊生态交界带的可持续土地管理提供了科学依据。

　　

在全球城市化进程加速的背景下，城郊生态交界带的土地利用变化已成为影响区域生态平衡的关键因素。奥地利莫德林作为维也纳近郊的工业区，其森林与城市用地的动态平衡尤其值得关注。然而，欧洲广泛使用的CORINE土地覆盖(CLC)地图因生产方法差异和静态更新特性，在局部尺度的应用准确性长期存在争议。这项发表在《Heliyon》的研究，通过多时相遥感技术揭示了这片典型城郊区域24年来的生态演变轨迹。

芬兰东部大学等机构组成的国际团队创新性地结合监督分类与植被指数双重验证方法。研究选取1999-2022年间4个关键年份的Landsat影像(ETM+和OLI-TIRS传感器)，采用最大似然分类器进行五类LULC划分(水体/建成区/裸地/农业草地/森林)。通过设置NDVI(≥0.55)和SAVI(≥0.7)阈值估算森林覆盖，并与CLC地图(2000-2018)进行交叉验证。精度评估采用160个随机点构建混淆矩阵，计算用户精度(UA)、生产者精度(PA)和Kappa系数等指标。

【研究结果】

1. 分类精度验证
   分类总体精度达91.88%-94.38%，Kappa系数0.897-0.929。森林类别的PA在95.24%-100%之间，建成区分类UA最低(85.29%-96.67%)。这种高精度源于莫德林特有的西林东城空间格局，使各地类光谱特征易于区分。

2. LULC时空演变
   1999-2022年间，森林覆盖率从39.11%(11,139ha)降至36.5%(10,396ha)，净损失743ha。变化呈现三阶段特征：

• 早期(1999-2003)：农业扩张主导(面积激增37.15%)，导致3.52%森林流失
• 中期(2003-2013)：建成区扩张加速(增加9.15%)，同时干旱使水体减少46.92%
• 近期(2013-2022)：城市扩张吞噬16.18%农业用地，裸地增加37.09%

1. 植被指数表现
   NDVI(0.724→0.654)和SAVI(0.975→0.882)最大值均呈下降趋势，但二者高估森林面积：

• NDVI估计误差+2.7%(2022年40.02% vs 监督分类36.5%)
• SAVI误差达+10.7%(47.21%)，主要受土壤反射干扰
  NDVI阈值(≥0.55)更接近监督分类结果，推荐作为快速监测工具。

1. CLC地图验证
   CLC的森林估算(38.55%-38.79%)与监督分类高度吻合(偏差<2%)，反驳了其局部不适用的观点。但CLC的6年更新周期难以捕捉2013-2018年间1.86%的森林流失细节。

【结论与意义】
该研究首次证实了奥地利工业区森林资源的缓慢但持续衰退(年均-0.27%)，揭示了不同发展阶段的主导驱动力变迁——从农业现代化到城市扩张。方法论层面，研究确立了NDVI≥0.55作为中欧温带森林的适用阈值，为快速监测提供标准；同时验证了CLC在城郊尺度的可靠性，解决了长期存在的学术争议。实践层面，研究者建议莫德林应加强三方面措施：(1)实施建成区扩张的生态红线管控；(2)发展农林复合经营以平衡生产与保护；(3)建立基于Landsat的年度森林预警系统。这些发现为阿尔卑斯山前缘地带的可持续发展提供了重要决策依据。