全球農(nóng)業(yè)系統(tǒng)面臨著氣候變化和人口增長(zhǎng)的日益增長(zhǎng)的壓力。在這種背景下，溫室農(nóng)業(yè)作為一種關(guān)鍵策略，通過(guò)實(shí)現(xiàn)全年高效、可控的作物生產(chǎn)，增強(qiáng)了糧食安全并促進(jìn)了可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展。聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）認(rèn)識(shí)到溫室栽培在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中的關(guān)鍵作用，尤其是在確保糧食供應(yīng)（SDG 2：零饑餓）和促進(jìn)資源效率（SDG 12：負(fù)責(zé)任的消費(fèi)和生產(chǎn)）方面（FAO，2016）。溫室不僅在惡劣氣候條件下穩(wěn)定了作物產(chǎn)量，還通過(guò)精確的環(huán)境控制顯著提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，這是從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵指標(biāo)（Picuno，2014）。這與更廣泛的可持續(xù)土地管理努力相一致，這些努力強(qiáng)調(diào)多樣化和特定背景下的農(nóng)業(yè)實(shí)踐對(duì)于建立糧食安全和氣候韌性至關(guān)重要（Ntihinyurwa等，2018）。更廣泛地說(shuō)，可持續(xù)土地管理策略越來(lái)越被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)多個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs）的關(guān)鍵途徑，正如Wang等人（2026）在其全球土地恢復(fù)策略評(píng)估中所強(qiáng)調(diào)的。
全球溫室農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，中國(guó)占世界保護(hù)農(nóng)業(yè)面積的40%以上，到2020年已達(dá)500萬(wàn)公頃（Du等，2024）。然而，這種快速增長(zhǎng)也帶來(lái)了環(huán)境挑戰(zhàn)，包括水資源過(guò)度消耗（Lian等，2022）、土壤退化（Wu等，2020）和塑料污染（Zhang等，2021）。這些問(wèn)題凸顯了需要采取可持續(xù)管理措施，特別是在像河南省這樣的主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)。河南省位于東經(jīng)110°21'-116°39'、北緯31°23'-36°22'之間，具有典型的季節(jié)性氣候，使其成為研究溫室設(shè)施如何緩解季節(jié)性限制和支持全年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的理想?yún)^(qū)域。2023年，河南省的糧食產(chǎn)量約為6624.3萬(wàn)噸，凸顯了其在國(guó)家糧食安全中的重要作用。鑒于土地資源的壓力，合理和可持續(xù)地發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，尤其是溫室，對(duì)于優(yōu)化土地利用效率、多樣化高價(jià)值農(nóng)產(chǎn)品和確保長(zhǎng)期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力至關(guān)重要。了解河南省的經(jīng)驗(yàn)為全球可持續(xù)溫室農(nóng)業(yè)提供了重要啟示，特別是在面臨類似氣候條件和現(xiàn)代化挑戰(zhàn)的地區(qū)。
遙感技術(shù)以其高效性、廣泛覆蓋范圍和多時(shí)相能力而著稱，為監(jiān)測(cè)大規(guī)模農(nóng)業(yè)變化提供了強(qiáng)有力的工具（Amani等，2020）。2010年推出的Google Earth Engine（GEE）平臺(tái)通過(guò)整合大量數(shù)據(jù)集和強(qiáng)大的云計(jì)算能力，徹底改變了遙感數(shù)據(jù)處理方式，大大提高了大規(guī)模、長(zhǎng)期分析的效率（Amani等，2020）。基于GEE的研究在各種土地利用變化研究中取得了顯著成果，包括城市化評(píng)估和洪水風(fēng)險(xiǎn)分析，為土地利用政策提供了依據(jù)（Elmi和Ahrari，2025；Ghimire等，2025；Li等，2024；Midekisa等，2017；Yang等，2019；Yilmaz和Alkan，2024；Zhang等，2019）。特別是Zhang等人（2026）的最新進(jìn)展展示了GEE在黃淮海平原進(jìn)行長(zhǎng)期塑料溫室測(cè)繪中的有效性，進(jìn)一步驗(yàn)證了該平臺(tái)在農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)中的實(shí)用性。
在國(guó)際上，已經(jīng)建立了相對(duì)完整的溫室監(jiān)測(cè)技術(shù)體系（Li，2023）。多項(xiàng)研究利用遙感技術(shù)進(jìn)行溫室檢測(cè)；例如，Reina等人（2022）應(yīng)用基于深度學(xué)習(xí)的分割網(wǎng)絡(luò)對(duì)高分辨率影像進(jìn)行精確農(nóng)業(yè)特征識(shí)別，而Lanorte等人（2017）結(jié)合支持向量機(jī)和Landsat影像提取塑料污染指數(shù)，實(shí)現(xiàn)了高精度。Veettil和Xuan（2022）利用Landsat-8和Sentinel-2數(shù)據(jù)成功繪制了塑料覆蓋的溫室地圖。Senel等人（2023）證明了改進(jìn)的塑料溫室指數(shù)（IPGHI）在多地點(diǎn)繪制溫室方面的高精度。在國(guó)內(nèi)，吳等人（2025）提出了一種利用幾何、空間和光譜特征的智能提取模型，準(zhǔn)確率達(dá)到90.04%。Feng等人（2021）利用GEE和隨機(jī)森林模型在Sentinel-2影像上生成了中國(guó)的全國(guó)農(nóng)業(yè)塑料溫室數(shù)據(jù)。
關(guān)于溫室選址和土地適宜性評(píng)估的研究探討了地形、氣候和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素（Akpoti等，2019；Gao等，2022）。例如，Akpoti等人（2019）回顧了評(píng)估農(nóng)業(yè)土地適宜性的方法，強(qiáng)調(diào)了氣候變化分析的整合。同樣，Gao等人（2022）確定了影響關(guān)中平原溫室選址的關(guān)鍵自然和區(qū)位因素。這些研究為理解溫室分布模式提供了寶貴的基礎(chǔ)。
然而，現(xiàn)有研究在全面描述溫室農(nóng)業(yè)景觀的動(dòng)態(tài)演變特征方面存在局限性。首先，一些研究（Gao等，2022）采用的靜態(tài)或非連續(xù)時(shí)間評(píng)估方法限制了對(duì)溫室面積連續(xù)年度變化及其對(duì)短期政策或市場(chǎng)波動(dòng)響應(yīng)的精細(xì)捕捉。其次，特別是在快速擴(kuò)張情況下，溫室景觀的結(jié)構(gòu)演變及其空間組織的穩(wěn)定性尚未得到充分探索。理解土地利用模式的動(dòng)態(tài)演變及其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)于可持續(xù)規(guī)劃至關(guān)重要（Batty和Longley，1988；Zhang等，2019）。第三，用于揭示驅(qū)動(dòng)因素與溫室分布之間關(guān)系的模型尚未完全解決它們之間潛在的復(fù)雜非線性特征（Gao等，2022）。第四，仍需要一個(gè)系統(tǒng)整合高精度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、空間結(jié)構(gòu)演變分析、多因素驅(qū)動(dòng)機(jī)制識(shí)別和綜合適宜性評(píng)估的研究框架，尤其是在氣候條件多變的農(nóng)業(yè)重要區(qū)域。
為了解決這些問(wèn)題，本研究以河南省作為案例區(qū)域。作為具有典型季節(jié)性氣候特征的主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，河南省的溫室農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)區(qū)域和國(guó)家層面都有重要意義。本研究旨在利用Google Earth Engine平臺(tái)，結(jié)合Sentinel-2遙感影像和多源地理空間數(shù)據(jù)。將采用隨機(jī)森林分類、分形分析、廣義加性模型和主成分分析等方法，系統(tǒng)研究河南省溫室的時(shí)空動(dòng)態(tài)、空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、主要驅(qū)動(dòng)因素和土地適宜性。
本研究首先將精確的溫室提取與多年（2017–2023年）的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析（使用分形維度和SK指數(shù)）相結(jié)合，超越了簡(jiǎn)單的面積變化檢測(cè)，揭示了土地利用組織的更深層次模式及其演變，直接解決了以往研究中常忽略的溫室配置動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的問(wèn)題。然后，本研究開發(fā)了一個(gè)強(qiáng)大的多方法集成框架（GEE + RF + GAM + PCA + 穩(wěn)定性指標(biāo)），用于繪制溫室分布、識(shí)別影響因素并進(jìn)行細(xì)致的土地適宜性評(píng)估，提供了比僅關(guān)注孤立方面的研究更全面的理解。最后，通過(guò)在典型季節(jié)性氣候區(qū)河南省的應(yīng)用，本研究為全球類似農(nóng)業(yè)區(qū)域的可持續(xù)溫室規(guī)劃和土地資源管理提供了可轉(zhuǎn)移的方法論和見解，從而有助于優(yōu)化布局、提高土地利用效率并基于證據(jù)制定政策。
