中大新闻网讯（通讯员余世孝）近日，城市研究领域、地理学与景观生态学国际顶级期刊Landscape and Urban Planning在线发表了中山大学生命科学学院余世孝教授课题组的研究文章“Reconstructing historical forest spatial patterns based on CA-AdaBoost-ANN model in northern Guangzhou, China”，这也是余世孝教授课题组在该刊发表的第4篇研究文章。
森林是地球陆地上最主要的自然生态系统类型。森林覆被格局的现状是历史过程的结果。受自然和人为因素的影响，区域性的森林景观及结构总是处于不断变化的动态过程。无论是在全球性还是区域性的范围内，森林覆被的变化与环境变化之间都存在着复杂的非线性动态反馈关系。因此，重建历史森林景观的格局，建立长时间序列的森林景观图谱，对于研究森林对生态环境的影响及其对气候的响应机制具有重要意义。目前国际上大多数重构研究采用的算法较为简单，获取的空间分布信息分辨率不高，精度验证结果不甚理想。针对这一问题，余世孝教授课题组联合了中国林业科学研究院李意德和周璋研究员、中国科学院华南国家植物园曹洪麟研究员以及华南农业大学唐光大教授等课题组，在对广州市北部地区森林植被进行大范围调查的基础上，结合遥感判别和聚类分析方法对该区域的主要森林群落进行划分，基于气象因子、地形因子、与各个土地利用类型的最近距离、回溯起始年份的森林群落空间分布数据等要素，结合AdaBoost算法（用弱分类器的线性组合构造强分类器）改进的人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）和自然林地的分布关系，创建了一个基于元胞自动机（Cellular Automaton，CA）的空间演化模型来重建历史森林的空间格局，使用CA-AdaBoost-ANN对广州市北部地区的2000年和1990年的森林群落进行重建（图1和图2），且与广州市北部地区森林群落的实际分布有很高的吻合度。研究文章所提出的CA-AdaBoost-ANN模型能揭示外部环境和演替内因驱动下的历史森林格局，特别是能在种群和群落水平上重建历史时期的森林景观图谱。研究结果可为森林经营管理提供理论依据，也为预测未来森林格局演变提供了有效手段。
图1 2000年广州市北部地区森林群落分布回溯图
图2 1990年广州市北部地区森林群落分布回溯图
该文章第一作者为2021届博士毕业生占昕，通讯作者为余世孝教授。该研究由国家自然科学基金项目和广州市林业和园林局重点计划项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2023.104950
