基于GIS的黎巴嫩南部与纳巴蒂耶省草地动态及可持续牧场规划评估（2000–2024）

《Land》：GIS-Based Assessment of Grassland Dynamics and Sustainable Pasture Planning in South and Nabatieh Governorates, Lebanon (2000–2024)

　　

可持续牧场管理对于在面临日益增加的土地利用压力与气候变率的地中海环境中保护生态系统服务及支撑畜牧业生产至关重要。研究人员利用多时相Landsat影像，结合地理信息系统（GIS）与随机森林（Random Forest, RF）分类，评估了2000–2024年黎巴嫩南部草地的动态变化。历史Landsat地表反射率产品经标准化预处理、跨传感器光谱一致性校正与监督分类处理；分类精度通过独立验证样本评估，总体精度达91.8%–98.6%，Kappa系数介于0.918–0.975。草地依据定量归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）阈值进一步划分为密草地与疏草地。基于像元的转移矩阵用于量化研究期内土地覆被的维持、转入、转出与转换。结果表明，伴随农业集约化与温室扩张，草地发生显著空间重分布。粮农组织（Food and Agriculture Organization, FAO）全球作物与粮食信息预警系统（Global Information and Early Warning System, GIEWS）的NDVI与植被健康指数（Vegetation Health Index, VHI）产品仅作为区域环境背景参证。所建空间数据库为黎巴嫩南部可持续牧场规划、放牧管理与未来土地利用政策制定提供了稳健框架。

研究背景方面，地中海半干旱区传统放牧系统正受干旱、过度放牧、土地废弃、城市扩张、野火及治理碎片化等多重扰动，黎巴嫩南部与纳巴蒂耶省因冲突导致野外可达性受限，长期缺乏将草地动态与管理导向型可持续牧场系统（Sustainable Pasture Systems, SPS）规划相连的空间证据。已有SPS评估方法分为野外生物量测量、牲畜生产力指标、生物多样性与生态系统服务评估、社会经济与治理评价、遥感/GIS空间监测五类，其中遥感可提供长时序重复观测但仅间接指示绿度与胁迫，无法直接测得牧草品质与载畜量。该研究即在此背景下，以黎巴嫩南部（含South与Nabatieh两省）为案例，建立2000–2024年土地覆被基线并解析草地密度转换与近期植被胁迫背景，服务于冲突后地中海牧场的修复与管理决策。论文发表于《Land》。

关键技术方法上，研究人员从Google Earth Engine获取Landsat 5 TM、Landsat 7 ETM+、Landsat 8 OLI、Landsat 9 OLI-2的Collection 2 Level-2地表反射率（Surface Reflectance, SR）产品，按路径/行174/36与174/37筛选4–5月无云影像；跨传感器采用已发表系数将OLI反射率向TM/ETM+调和，Landsat 7 SLC-off缺失以3×3核焦点均值插值与邻域时间镶嵌填补；基于高分辨率Google Earth解译73个训练点覆盖10类土地覆被，随机森林设300棵树、平衡类权重进行监督分类；以独立验证集计算总体精度（Overall Accuracy, OA）、生产者精度（Producer’s Accuracy, PA）、用户精度（User’s Accuracy, UA）与Kappa；草地内再按NDVI≥0.6为密草地、0.2≤NDVI<0.6为疏草地划分；构建2000→2024像元级转移矩阵；区域胁迫分析调用FAO GIEWS NDVI/VHI作物掩膜序列（2022–2024）作背景，并以Breaks for Additive Season and Trend（BFAST）检测冲突期NDVI突变点。

研究结果部分，土地覆被分类章节显示各年OA为91.8%–98.6%、Kappa为0.918–0.975，特征重要性以NDVI与短波红外（Short-Wave Infrared, SWIR）最高。密草地与疏草地分离章节指出，密草地由2000年约0.3 km²增至2024年约333 km²，疏草地由约837 km²降至约330 km²，疏草地于2007、2011、2019年出现峰值后2020年起锐减。土地覆被转移章节的矩阵表明，2000年草地至2024年仅63,784 ha维持为草地，转裸岩7,077 ha、转沙地11,231 ha、转城镇279 ha；农业转草地约12,556 ha、转温室约82,795 ha、转道路20,300 ha；城镇扩张主要来自草地（4,310 ha）与农业（404.7 ha）。NDVI判别章节中，草地NDVI年际波动小于农业，城镇NDVI≈0.15，水体为负值，裸岩近零。植被胁迫章节中，Nabatieh的NDVI在2022与2023年峰值约0.60、2024年约0.65，2023年夏低于长期均值的陡降；VHI两省春高夏低，2023年夏低于0.4。冲突关联章节经BFAST确认冲突年份NDVI时间序列出现显著断点。

讨论部分总结指出，Landsat分类与转移矩阵构成长期变化主证据，FAO GIEWS NDVI/VHI仅作作物区季节胁迫背景，不可代替牧草品质与载畜量判定；密草地西扩、疏草地东退与城郊收缩反映农业集约化、温室占用及可达性受限下的放牧压力重分布；管理上应对东部Nabatieh高地、Litani河北岸内陆丘陵、Tyre与Sidon城郊等疏草地退化带优先修复（本地草本补播、坡面控蚀、调控放牧廊道），对西部沿海丘陵与中海拔镶嵌带等密草地稳定区布设SPS试点（轮牧、耐旱木本引入、社区参与）；并需将多时相卫星监测、控牧、集水、控蚀、冲突后廊道重建与政策激励整合。结论部分翻译如下：本研究证明多时相Landsat影像结合GIS与随机森林分类，可可靠监测黎巴嫩南部长期草地动态；高分类精度确证方法稳健，NDVI阈值为密/疏草地制图提供透明可复现路径。研究厘清了遥感在SPS评估中的边界——Landsat分类提供变化基线，NDVI与VHI辅助解读绿度与胁迫，但二者不直接测得牧草品质、物种组成、载畜量或牲畜生产力；未来须补充野外生物量、植物区系、放牧记录与牧民参与式校验。该框架可迁移至其他地中海与冲突后区域。转移矩阵量化了温室扩张对传统草地资源的挤压，FAO GIEWS产品仅贡献区域背景，核心结论源自Landsat分类与变化检测。