基于自适应主成分分析的干旱半干旱区多胁迫因子遥感生态指数构建——以中国甘肃省为例

《Scientific Reports》：Long-term ecological quality dynamics and spatial associations in arid and semi-arid Northwest China using an adaptive PRSEI

　　

摘要

干旱和半干旱地区的长期生态监测需要能够捕捉区域特定胁迫因子同时在时间上保持可比性的指标。我们以中国甘肃省为例，利用2000至2024年生长季的kNDVI、湿度（WET）、地表温度（LST）、沙化指数（SI）以及基于PM10的颗粒物指标（TI），开发了一种自适应的特定遥感生态指数（PRSEI）。采用统一主成分分析（PCA）并设置公共标准化因子来定义主要时间序列，同时使用年度PCA和固定权重进行敏感性测试。统一PC1解释了总方差的79.12%，平均PRSEI从0.343增加到0.419（斜率 = 0.00432 yr?1；R2 = 0.778）。统一PCA和固定权重在99.90%的像元级趋势方向上一致，而年度PCA与统一PCA仅在39.73%的像元上一致，表明存在强烈的方法敏感性。自适应PRSEI与原始PRSEI（r = 0.991）和传统RSEI（r = 0.975）高度相关，与恢复过渡（81.47%）的一致性最强，但与退化过渡的一致性较弱（34.22%）。降水、土壤类型和土地利用/土地覆盖是最稳定的空间解释因子。总体而言，生态质量广泛改善但具有异质性，支持自适应PRSEI作为干旱区的补充性多胁迫因子指数，而非RSEI的通用替代品。