辽宁省NDVI时空变化及其与地形因子的关系_海燕.pdf
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1、湖北农业科学2023 年收稿日期:2021-10-08作者简介:海燕(1999-),女,辽宁阜新人,在读硕士研究生,研究方向为资源与环境遥感,(电话)15641109962(电子信箱);通信作者,王建雄(1975-),男,云南玉溪人,教授,博士,主要从事资源与环境遥感研究,(电话)13608873306(电子信箱)。第 62 卷第 3 期2023 年 3 月湖北农业科学Hubei Agricultural SciencesVol.62 No.3Mar.,2023海燕,何孟琦,孙咏琦,等.辽宁省NDVI时空变化及其与地形因子的关系 J.湖北农业科学,2023,62(3):182-186植被作为陆
2、地生态系统的主体,是全球气候和变化的敏感指示器,能反映区域生态环境状况,是研究生态、气候和水土保持等问题的基础数据1-6。因此植被覆盖变化对于全球环境变化可持续发展研究具有重要影响,且植被覆盖对于气候、水资源、生物多样性和环境质量的影响不仅局限于当地,更在全球范围内产生着微妙的变化7。植被时间与空间上的变化也可用来评估自然和土地系统的生态状态,对生态环境保护、绿色可持续发展及制定相关生态保护措施具有十分重要的意义8。其中归一化植被指数(NDVI)是目前应用最广泛的植被指数之一,其对植被生长状况、生物量等具有指示意义,有利于人们更好地了解植被覆盖的演变过程9-12。国内外学者已经针对影响植被覆盖
3、度变化的因辽宁省NDVI时空变化及其与地形因子的关系海燕1,2,何孟琦1,2,孙咏琦1,2,郑舒元1,2,王建雄1,2(1.云南农业大学水利学院,昆明650201;2.云南省高校农业遥感与精准农业工程研究中心,昆明650201)摘要:通过MODIS的月合成NDVI产品和辽宁省的地形数据(包括高程、坡度、坡向),分析20012020年辽宁省的NDVI时空变化情况及其与地形因子的相关性。结果表明,辽宁省20年内的植被情况总体上呈轻微改善状态,空间上植被退化地区面积较小,改善地区面积较大。受辽宁省海拔较低的情况影响,研究区内整体气温不会随海拔升高而下降,故辽宁省高程与NDVI成正比,海拔越高,NDV
4、I越大。NDVI随着坡度的增加呈先上升后下降的趋势,在急坡时NDVI最大。坡向与植被的关系较弱,没有明显差异,北面略高于南面。关键词:NDVI;地形因子;时空变化;辽宁省中图分类号:Q948文献标识码:A文章编号:0439-8114(2023)03-0182-05DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2023.03.028开放科学(资源服务)标识码(OSID):Temporal and spatial variation of NDVI and its relationship with topographic factorsin Liaoning ProvinceHAI
5、 Yan1,2,HE Meng-qi1,2,SUN Yong-qi1,2,ZHENG Shu-yuan1,2,WANG Jian-xiong1,2(1.School of Water Conservancy,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China;2.Yunnan Province University Agricultural RemoteSensing and Precision Agriculture Engineering Research Center,Kunming 650201,China)Abstract:Base
6、d on the monthly synthetic NDVI products of MODIS and the topographic data of Liaoning Province(including elevation,slope and aspect),the temporal and spatial changes of NDVI and the correlation between NDVI and topographic factors in Liaoning Province from 2001 to 2020 were analyzed.The results sho
7、wed that the vegetation situation in Liaoning Province had been slightlyimproved in the past 20 years.Spatially,the area of vegetation degradation was small and the area of improvement was large.Affectedby the low altitude of Liaoning Province,the overall temperature in the study area would not decr
8、ease with the increase of altitude,sothe elevation of Liaoning Province was directly proportional to the NDVI.The higher the altitude,the greater the NDVI.The NDVI increased first and then decreased with the increase of slope,and the NDVI was the largest on the steep slope.The relationship betweensl
9、ope direction and vegetation was weak,there was no obvious difference,and the north was slightly higher than the south.Key words:NDVI;terrain factor;temporal and spatial variation;Liaoning Province第 3 期素做了大量研究,覃巧亭等13对黄河源区植被变化与地形和气候因子的相关性进行了分析,结果表明,植被对高程、坡度和降水量响应明显。吴志俊等14对巴勒更河流域植被覆盖度的变化情况及其影响因子进行了探究,
10、结果表明,高程和坡度对研究区内的植被覆盖度影响较明显,坡向影响较微弱。王井利等15采用 MODIS 数据对沈阳市植被变化规律进行了研究,结果表明,20012011 年沈阳市植被总体呈退化趋势,但城区内的植被却有轻微的改善,城区边缘地区退化较大,主要为中度退化和较严重退化。通过各学者的研究可以看出,降水量、温度、地形等因素均对植被覆盖度有不同程度的影响,因辽宁省地处北方,降水量和温度对植被覆盖的影响较弱,所以本研究只针对地形因子对植被覆盖的影响进行研究。辽宁省地势平缓,植被种类丰富,是中国东北三省之一,人为建设较多,不重视生态环境的建设,对植被方面建设较为薄弱,而且近年来对辽宁省的植被覆盖变化研
11、究较少,且研究时间较早16-19。因此本研究通过20012020年MODIS NDVI数据对辽宁省的植被覆盖时空变化进行分析,并探讨植被覆盖变化与地形因子的相关性,深入了解影响辽宁省植被变化的因素,为辽宁省的生态环境研究提供参考。1研究区概况辽宁省位于东北地区南部,界于北纬 38434326,东经1185312546,总面积15.33万km2,分别自北向南、自东向西、自两侧向中部倾斜,山地丘陵分列东西两厢,向中部平原下降,呈马蹄形向渤海方向倾斜,整体海拔较低,辽东、辽西两侧为平均海拔 800 m 和 500 m 的山地丘陵;中部为平均海拔200 m 的辽河平原。温带季风气候,年平均气温为711
12、,降水主要集中在夏季,各季节温差较大,四季分明。辽宁省境内有大小河流 300余条,主要有辽河、浑河、大凌河、太子河、绕阳河以及中朝两国共有的界河鸭绿江等。2数据来源与研究方法2.1数据来源本研究采用 MODIS NDVI 月合成产品,数据来源为 MODIS NASA网站,空间分辨率为 500 m,时间分辨率为 1 min,在此基础上对该产品进行裁剪、归一化等处理得到辽宁省NDVI数据,并利用均值法得到辽宁省每年平均NDVI,代表当年总体的植被生长状态。DEM地形数据来源于地理空间数据云,空间分辨率为30 m,并利用ArcGIS软件中的表面分析工具生成辽宁省的坡度和坡向数据。2.2研究方法趋势分
13、析法是一种通过对随时间变化的变量进行线性回归分析,从而来预测其变化趋势的方法,基本思想是最小二乘法,通过计算每个像元的变化趋势,得到该地区的植被变化率,由变化率k表示。k=ni=1n(i NDVIi)-i=1ni i=1nNDVIini=1ni2-(i=1ni)2(1)式中,k为像元回归方程的斜率,NDVIi为第i年NDVI 的平均值,n 为研究的时间长度,即为 20 年。当 k0时,表示该像元 NDVI为增加趋势;当 k=0时,表示该像元 NDVI基本不变;当 k0时,表示该像元NDVI为减少趋势。3结果与分析3.1NDVI月度变化由图1可知,辽宁省20012020年NDVI月均值变化曲线呈
14、先上升再下降的趋势。NDVI月均值最小值在1月,为0.28;从1月开始逐渐升高,在8月全年降雨量最大时达到最大值,为0.84,说明降水量较大时植被生长状况较好;随着气温和降水量的下降,NDVI由8月的0.84逐渐下降至12月的0.32。图120012020年辽宁省NDVI月均值变化3.2NDVI年际变化由图2可知,辽宁省20012020年的NDVI年均值整体呈上升的趋势,最小值在2001年,为0.43,最大值在 2018年,为 0.57,其中 20022004年趋于平稳;20052012年逐渐上升,由2005年的0.466上升至 2012 年的 0.538,上升了 0.072;20132014
15、 年波动较大,NDVI 从 0.529 上升至 0.557,上升了 0.028;20142015 年 NDVI 从 0.557 下降至 0.531,下降了0.026;20152017年NDVI平稳上升;20172018年海燕等:辽宁省NDVI时空变化及其与地形因子的关系183湖北农业科学2023 年急剧增加,增加了0.030;20182020年NDVI呈显著下 降 趋 势,由 2018 年 的 0.571 下 降 至 2020 年 的0.549,下降了0.022。为更好地显示NDVI的变化情况,本研究将20012020年平均划分为4个时间段,并分别计算出每个时间段 NDVI 的平均值,2001
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