基于遥感影像研究汉中市植被覆盖度动态变化.pdf
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1、 收稿日期:2 0 2 3-0 4-2 8作者简介:德日格尔(1 9 9 7),女,内蒙古通辽人,硕士研究生在读,研究方向:自然灾害监测与防治。通讯作者:雒凯瑞(1 9 9 7),女,山西吕梁人,硕士研究生在读,研究方向:经济地理与区域发展。基于遥感影像研究汉中市植被覆盖度动态变化德日格尔,雒凯瑞(内蒙古师范大学 地理科学学院,内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 2 2)摘 要:植被覆盖情况能够反映生态环境的状况,有助于水土保持、涵养水源、生态环境改善。文章系统运用MO D I S数据,计算了汉中市2 0 1 0年7月和2 0 1 9年7月的植被覆盖度,运用量化分析和数据可视化的形式分析了汉中市
2、2 0 1 02 0 1 9年间植被覆盖度的时空变化特征,为以后汉中市的生态建设工作给予一定参考。结果表明:汉中市2 0 1 02 0 1 9年植被覆盖度变化明显,低植被覆盖度和中低植被覆盖的面积在逐年减少,总体上呈现出改善的趋势。全市1 1个县区中,只有汉台区的植被覆盖情况呈退化趋势,其余1 0个县区都呈现改善趋势。高程在5 0 0 m以下或坡度在5 以下的区域的植被覆盖呈现退化趋势的较多,而高程在5 0 0 m以上或坡度5 以上的区域大部分土地植被覆盖处于改善现象。关键词:汉中市;植被覆盖;MO D I S遥感数据;动态监测 中图分类号:P 2 3 7(2 4 1)文献标识码:A 文章编号
3、:1 0 0 76 9 2 1(2 0 2 3)1 30 0 8 90 3 植被作为整个陆地生态系统中的重要环境组成性因子,对于改善土壤性质、调节气候、吸收二氧化碳和释放氧气、保持水土、涵养水源等方面起着重要的作用,具有非常好的研究价值。遥感除能非接触快速的、大面积观测地物的状态,遥感图像还可迅速、重复、动态地获取大区域的各种信息,从而为大范围、动态、周期性的生态环境监测提供技术支持和成果的精度保证。利用现代遥感植物技术监测植被变化可以减少野外调查的周期和经费,提高动态监测的精度,为研究者提供可视化的成果,特别是运用在诸如高山、沙漠、湿地等一些人类难以到达的地方,更具有现实意义。近年来,国内学
4、者1-2多运用L a n d s a t遥感影像、MO D I S遥感影像数据分析植被覆盖度变化及其驱动因素。目前国内外基于遥感影像以汉中市为研究对象分析该地区植被覆盖度动态变化的研究实例很少,大多以整个陕西省为研究对象分析其植被覆盖度,赵娟等运用MO D I S/N D V I影像、气象数据、D EM数据,分析了陕西省近年来植被覆盖时空变化特征及气温、降水对植被覆盖度的影响3-4,而开展汉中市的植被覆盖动态变化监测对该区域建设生态工程的实施效果评价以及后续的生态环境保护、生物多样性的保护等具有重要的意义。1 数据与方法1.1 研究区概况汉中市位于陕西省西南部,北依秦岭,与陕西省宝鸡市、西安市
5、为邻,南依巴山,与四川省广元市、巴中市毗连,东与陕西省安康市接壤,西与甘肃省陇南市相接,面积2 7 2 4 6 k m2。辖共2区9县,另有5个经济功能区。全市属亚热带气候,气候温和湿润、干湿有度,四季分明、冬无严寒、夏无酷暑,造就了物种的多样性。截至2 0 2 0年汉中市的森林覆盖率达5 2%,林草的植被率达6 0%。2 0 1 7年被中华人民共和国文化和旅游部授予“中国优秀旅游城市”的称号。1.2 数据来源本研究采用的MO D I S遥感数据,来源于美国航空 航 天 局NA S A网,从 该 网 站 上 下 载 汉 中 市2 0 1 0年和2 0 1 9年的MO D I S MO D 0
6、9 Q 1数据,空间分辨率为2 5 0 m。D EM数据来自地理空间数据云网站。汉中市县的边界数据下载于B I GMA P,B I G-MA P数据精度高且更新快。1.3 研究方法1.3.1 计算归一化植被指数。归一化植被指数(N o r m a l i z e d D i f f e r e n c e V e g e t a t i o n I n d e x,N D V I),又被称为标准化植被指数,是遥感影像中近红外波段的反射值与红光波段的反射值之差比上二者之和,它是植物生长状态以及植被空间分布的最佳指示因子,与植被分布密度呈线性相关,具体计算公式如下:982 0 2 3年7月内 蒙
7、古 科 技 与 经 济J u l y 2 0 2 3第1 3期 总第5 2 7期I n n e r M o n g o l i a S c i e n c e T e c h n o l o g y&E c o n o m yN o.1 3 T o t a l N o.5 2 7ND V I=(I R-R)/(I R+R)(1)I R:近红外波段,R:红外波段。1.3.2 计算植被覆盖度。植被覆盖度(F r a c t i o n a l V e g e t a t i o n C o v e r a g e,F V C)指植被(包括叶、茎、枝)在地面的垂直投影面积占研究区总面积的百分比,是植
8、物覆盖地表情况的一个综合量化指标,具体计算公式如下:FVE=(NDV I-NDV Im i n)/(NDV Im a x-NDV Im i n)(2)N D V Im a x:植被覆盖区像元的N D V I最大值;N D V Im i n:植被覆盖区像元的N D V I最小值。1.3.3 植被覆盖度的分级。目前植被覆盖度的划分还没有统一的标准,许多研究学者根据研究区的地形特征、植被类型特征以及植被的生长状况等因素,将植被覆盖度划分不同等级。本次研究采用雒新萍5适用于秦巴山区的植被覆盖度分级方法(见表1)。表1 植被覆盖度分类类别低覆盖度中低覆盖度中覆盖度中高覆盖度高覆盖度植被覆盖度值0%1 0
9、%1 0%3 0%3 0%5 0%5 0%7 0%7 0%1 0 0%1.3.4 植被覆盖度动态变化分类。利用A r c G I S软件中的相减算法计算植被覆盖度变化情况,用来表示,范围在-11之间:D=F V Ci-F V Cj(3)F V Ci:较晚年份植被覆盖度,F V Cj:较早年份植被覆盖度。利用重分类工具合并相同属性值的图斑,根据新的属性值进行动态变化分类,分为明显退化、一般退化、稳定、一般改善、明显改善5个动态变化类型(见表2)。表2 植被动态变化分类动态变化类型明显退化一般退化稳定一般改善明显改善差值-1-0.5-0.50 00.0 0 10.0 0 10.5 0.512 汉中
10、市植被覆盖度评价2.1 汉中市植被覆盖度分析采用像元二分法模型和归一化植被指数计算得到汉中市2 0 1 0年和2 0 1 9年植被覆盖度,利用A r c-G I S软件将汉中市2 0 1 0年和2 0 1 9年植被覆盖度分成5类,得到汉中市植被覆盖度面积及比例(见表3)。2 0 1 0年汉中市植被覆盖度在空间上的总体分布特征表现为:高植被覆盖度较高,主要分布在汉中市中部,占全部面积的4 0.4 5%,中高植被覆盖面积较低,仅9.4 2%,低植被覆盖主要分布在汉中市除中部外的大部分地区,中低植被覆盖度在低植被覆盖度地区的外围分布,中植被覆盖度在中低植被覆盖度外围分布。3种类型以类似阶梯地形分布。
11、从时间尺度上分析,与2 0 1 0年相比,2 0 1 9年汉中 市 低 植 被 覆 盖 度 的 面 积 明 显 减 少,降 低 了1 4.7 4%,中植被覆盖度和中低植被覆盖度的面积分别减少了8.2 7%和5.1 7%,中高覆盖度的面积有微小减少,减少了2.5 7%,高覆盖度的面积大幅增加,增加了3 0.7 5%,说明2 0 1 02 0 1 9年汉中市植被覆盖度结构转好,低、中低、中植被覆盖度明显减少,中高植被覆盖度减少,高植被覆盖度明显减少。表3 汉中市植被覆盖度分布分布2 0 1 0年2 0 1 9年面积/k m2比例/%面积/k m2比例/%低植被覆盖度5 8 8 6.3 1 32 1
12、.7 41 8 9 5.1 2 37.0 0中低植被覆盖度4 5 7 5.0 6 31 6.9 02 3 3 6.4 1 68.6 3中植被覆盖度3 1 0 9.1 8 81 1.4 81 7 0 8.3 1 86.3 1中高植被覆盖度2 5 5 0.8 1 39.4 21 8 5 4.5 1 46.8 5高植被覆盖度1 0 9 5 1.8 1 34 0.4 51 9 2 7 6.1 1 1 7 1.2 02.2 汉中市植被覆盖度动态变化趋势分析基于2 0 1 0年和2 0 1 9年汉中市植被覆盖度,对比2 0 1 0年和2 0 1 9年植被覆盖度变化情况,得到汉中市植被覆盖度各变化类型所占的
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