基于多源遥感数据及物种分布模型的麋鹿生境适宜性评价

The introduction of Pere David’s deer to the middle Yangtze River Basin had already been 30 years. During this period, hydrological regime and vegetation of Pere David’s deer’s natural habitats were obviously changed under the influence of climate change and human activities. In the typical Pere David’s deer distribution area, Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and ground survey are combined to interpret and extract the environmental and species distribution information which will be benefit to construct the habitat feature database and spatial distribution characteristics of Pere David’s deer. Supported by the multi-source and long-term remote sensed data, the influence of hydrologic changes to the crucial environmental factors which may affect the distribution of Pere David’s deer will be taken into account. Then, a geographical distribution model of species ecological niche will be constructed, which is used to explore the relationship between species distribution and environmental factors. Besides, habitat suitability assessment system will be established to evaluate the habitat suitability of Pere David’s deer. The results can provide a novel practice for the conservation and management of some large-scale endangered species.

麋鹿引种回归长江中游地区以来，受气候变化及人类活动的影响，其栖息地的水文情势及植被覆盖特征发生了显著的改变。本研究以长江中游地区典型麋鹿种群分布区为研究区域，结合无人机及地面调查数据，构建麋鹿栖息地生境信息特征库，对比无人机获取的种群分布信息与地面调查获取的个体动态特征，归纳麋鹿的空间习性与活动规律。在多源、长时序卫星遥感影像数据的支持下，研究区域水文环境变化对麋鹿食源因子及水源因子的影响过程，并分析其食源区与水源区的互动变化关系。在此基础上，构建基于地理分布的物种生态位模型，探究物种分布与环境因子的关联关系，建立栖息地适宜性评价体系，对麋鹿栖息地的适宜性动态变化进行评价。研究成果可为区域生物多样性及大型濒危物种栖息地保护管理提供理论基础和科学依据，对开展物种迁地保护，维持麋鹿自然野生种群具有重要的现实意义。

作为麋鹿引种回归和迁地保护的世界典范，湖北石首麋鹿国家级自然保护区内的麋鹿种群状态及生境条件对于保护恢复麋鹿种群、维持湿地生物多样性具有重要意义。本研究基于无人机可见光影像辅以地面调查数据，结合机器学习算法对湿地植被进行了精细化的分类，并对麋鹿的矢量轮廓及形态参数等属性特征进行了提取。在多源、长时序卫星遥感影像数据的支持下，对麋鹿生境类型及景观格局演变特征进行了分析。结合麋鹿分布点位数据，利用最大熵模型，探究物种分布与环境因子的关系，对生境适宜性动态变化进行评价。研究结果表明，基于无人机可见光影像和特征优选的面向对象分类结合的湿地植被分类方法，总体分类精度可达90.73%，为物种级别的高精度湿地植被分类提供了可能。基于无人机正射影像，结合遥感图像目标检测提取方法以及深度学习的语义分割算法，能够有效获取麋鹿轮廓信息，进而获取种群数量、结构、形态及行为等参数。2014-2020年间，麋鹿生境类型中面积呈现明显上升趋势的有低草地和滩涂，呈现明显下降趋势的有林地和水体，主要生境转换是林地转化为低草地以及水体转化为滩涂。影响平水期麋鹿分布的环境因素主要有滩涂距离、道路距离和裸地距离；丰水期则为裸地距离、滩涂距离和生境类型；枯水期主要为裸地距离、低草地距离和道路距离。平水期麋鹿适宜生境主要分布在距水体100m、芦苇地200m且远离道路、林地的草地和滩涂区域。丰水期的适宜生境分布受到水位影响，年际波动剧烈，主要分布在距水体100m内的草地和滩涂区域。枯水期受到食物来源驱动和低气温的影响，主要分布在远离水体滩涂且靠近林地的草地和裸地区域。研究成果可为区域生物多样性及大型濒危物种栖息地保护管理提供理论基础和科学依据，对开展物种迁地保护，维持麋鹿自然野生种群具有重要的现实意义。