《Remote Sensing Applications: Society and Environment》：Remote Sensing-Based Assessment of Alpha and Beta Diversity for Mapping Priority Conservation Areas in the Yucatán Peninsula
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Víctor Alexis Pe?a-Lara | Juan Manuel Dupuy-Rada | Germán Carnevali Fernández-Concha | Lucia Sanaphre-Villanieva | Diego F. Angulo | José Lu
Víctor Alexis Pe?a-Lara | Juan Manuel Dupuy-Rada | Germán Carnevali Fernández-Concha | Lucia Sanaphre-Villanieva | Diego F. Angulo | José Luis Hernández-Stefanoni
尤卡坦科学研究中心（Centro de Investigación Científica de Yucatán A.C.）自然资源部门，地址：Calle 43 #130, Colonia Chuburná de Hidalgo, C.P. 97200, Mérida, 尤卡坦州, 墨西哥
摘要
确定优先保护区域（Priority Areas for Conservation, PAC）可以为树木分类多样性高、组成独特性高或生态脆弱性强的地区提供战略指导。划定这些区域对于保护生态系统至关重要。在此研究中，我们将希尔数（Hill numbers）以及基于国家森林清查数据（National Forest Inventory）计算出的组成差异度量指标（β）与遥感变量相结合，以估算树木多样性的空间分布，并识别出尤卡坦半岛上的优先保护区域。我们假设光谱和结构遥感变量能够捕捉树木多样性的不同维度：光谱数据预计与由β表示的物种组成有更强的关联，而纹理和后向散射（backscatter）则能更好地解释与物种丰富度和多样性相关的希尔数变化。研究结果支持这一假设，表明整合多种数据源后，模型的预测性能显著提升，尤其是对于希尔数的预测；而β值主要可以通过Sentinel-2卫星的光谱数据进行解释。出乎意料的是，树木多样性指标与纹理测量结果之间并未发现一致的正相关关系，这可能是由于各指标的敏感性存在差异。经过模型校准和验证后，我们生成了希尔数和β值的空间分布图，从而识别出树木分类多样性高和组成差异度大的区域，并提出了该半岛的优先保护区域地图。所提出的优先保护区域中有39%与现有的自然保护区（Protected Natural Areas, PNA）重叠，而61%（2,525,633公顷）的优先保护区域仍处于当前保护范围之外，这凸显了扩大和加强现有保护网络的必要性。将基于实地的指标与卫星数据相结合，为保护规划提供了有用的参考，突出了未来保护和管理策略中应重点关注的未受保护的高树木多样性区域。
章节摘录
引言
土地利用变化和自然资源的过度开发是全球生物多样性丧失的主要驱动因素（Jaureguiberry等人，2022年）。据估计，全球陆地生态系统已经失去了超过20%的原始生物多样性（Hill等人，2018年）。为减缓生物多样性丧失，人们致力于采取可持续利用和保护自然的措施。根据《2020年后全球生物多样性框架》的初步草案……
研究区域
研究区域包括位于墨西哥东南部的尤卡坦半岛（Figure 1）。该地区的气候为热带温暖湿润型，干季从11月持续到4月或5月。记录到的最低和最高温度范围分别为13°C至40°C（Abatzoglou等人，2018年）。尤卡坦半岛最显著的特征之一是其明显的降水梯度，年降水量从西北部的约300毫米变化到……
组成差异分析（DCA）
对1,693个样地的物种丰度矩阵进行平方根变换后，使用去趋势对应分析（Detrended Correspondence Analysis, DCA）得到的前三个排序轴解释了总惯性的83.8%：其中轴1解释了30.88%，轴2解释了27.20%，轴3解释了25.72%（表2）。各轴的长度介于4.06至4.95个标准差单位之间，表明不同样地之间的物种组成存在显著差异。
DCA分析揭示了明显的模式……
讨论
在本研究中，我们通过绘制希尔数（Hill numbers）和基于DCA的组成差异度量指标（β）的空间分布图，识别出了尤卡坦半岛上需要优先保护的树木分类多样性区域。这些地图是通过将国家森林清查的实地数据与Sentinel-2和ALOS-2/PALSAR-2卫星提供的光谱、后向散射和纹理数据相结合而生成的。研究结果部分支持了我们的初步假设，即光谱和结构遥感变量能够有效反映树木多样性。
结论
在本研究中，我们通过绘制希尔数和组成差异度量指标（β）的空间分布图，识别出了尤卡坦半岛上需要优先保护的树木分类多样性区域。这些地图的生成基于将国家森林清查的实地数据与Sentinel-2和ALOS-2/PALSAR-2卫星提供的光谱、后向散射和纹理数据相结合。
与将景观划分为离散类别的土地覆盖图不同，我们的方法能够捕捉到连续的变化特征。
CRediT作者贡献声明
Victor Alexis Pe?a-Lara：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，方法论设计，资金申请，数据分析，概念构思。Juan Manuel Dupuy：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，方法论设计，概念构思。German Carnevali：撰写 – 审稿与编辑。Lucia Sanaphre-Villanueva：撰写 – 审稿与编辑，方法论设计。Jose Luis Hernandez-Stefanoni：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，方法论设计。
Bartold等人，2025年；Bochenek等人，2018年；Cerrejón等人，2023年；Chaves等人，2022年；Chuvieco，1996年；D?browska-Zielińska等人，2012年；D?browska-Zielińska等人，2015年；Filippi-Codaccioni等人，2010年；Freeman和Frescino，无日期；Fundisi等人，2022年；Hernández-Stefanoni等人，2012年；Hill和Gauch Jr，1980年；Hill等人，2018年；Jaureguiberry等人，2022年；Jung等人，2021年；LeVine和Crews，2019年；Liu等人，2023年；Presutti，2004年；R Core开发团队，2020年；Rouse等人，1974年；Ter Braak……
伦理声明
作者声明本手稿为原创作品，尚未在其他地方发表，也未被其他机构考虑发表。所有作者都对本研究的设计、执行或结果解释做出了重要贡献，并已批准最终版本。
作者声明不存在任何可能影响研究结果或解释的利益冲突，无论是财务上的还是其他方面的。
资金支持
本研究由国际热带木材组织（ITTO）资助。
作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢墨西哥国家林业委员会（CONAFOR）慷慨提供森林清查数据。第一作者感谢墨西哥科学、人文、技术及创新部（SECIHTI）提供的博士奖学金，该奖学金使得本研究得以实施。
