易 霞

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610059)

瀘州市納溪區(qū)植被覆蓋度變化研究

易 霞

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610059)

以TM遙感影像為數(shù)據(jù)源，利用RS及GIS技術(shù)，提取并分析2001-2010年瀘州市納溪區(qū)植被覆蓋度及其時(shí)空變化特征。研究結(jié)果表明，研究區(qū)植被覆蓋度總體呈增長(zhǎng)狀態(tài)，整體植被覆蓋情況較好，裸地及低覆蓋度區(qū)域所占面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中高覆蓋度區(qū)域所占面積。

植被覆蓋度;變化研究

引言

植被覆蓋度反映了植被的茂密或者稀疏程度，對(duì)截流降雨調(diào)節(jié)徑流量、改善森林氣候、水土資源保持、防塵治沙等保持生態(tài)環(huán)境平衡功能具有重要意義[1-2]。如何利用現(xiàn)有資料估算植被覆蓋度已經(jīng)成為建立全球區(qū)域氣候、生態(tài)模型的基礎(chǔ)工作之一[3]。隨著遙感技術(shù)的逐步發(fā)展，其不可比擬的時(shí)效性、大面積的同步觀測(cè)性、數(shù)據(jù)的綜合性和可比性及經(jīng)濟(jì)性可為大面積的獲取植被覆蓋信息提供了一個(gè)全新的高效的發(fā)展方向[4]。

一、研究方法

(一)研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

納溪區(qū)隸屬于四川省瀘州市，是瀘州主城三區(qū)之一，位于四川盆地南部，長(zhǎng)江之南，永寧河下游兩岸，區(qū)域面積達(dá)到了1150.6平方千米。納溪區(qū)的氣候?qū)儆趤啛釒駶?rùn)性季風(fēng)氣候，該研究區(qū)降水充裕、氣候溫和并且四季分明。其次納溪區(qū)擁有豐富的竹木資源，樹木種類多樣既有杉木林和速生豐產(chǎn)林基地，也有各種珍貴稀少樹種。納溪雜竹蓄存量達(dá)到百萬(wàn)噸，為四川重點(diǎn)造紙?jiān)匣乜h之一。

本文選取美國(guó)Landsat衛(wèi)星2001年8月的TM及2011年8月的ETM遙感影像數(shù)據(jù)；數(shù)字高程模型(DEM)選取ASTER GDEMV2衛(wèi)星提供的30M*30M空間分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)；其他非遙感數(shù)據(jù)包括了由遙感影像提取的土地利用分類圖、研究區(qū)域的1:5萬(wàn)地形圖以及該區(qū)域各類經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料等。

(二)信息提取

1.植被覆蓋度信息提取

目前，應(yīng)用最廣泛的估算植被覆蓋度模型是基于歸一化植被指數(shù)像元二分模型，原理是假設(shè)一個(gè)像元的地表由有植被覆蓋部分與無(wú)植被覆蓋部分即土壤組成，而傳感器所觀測(cè)到的光譜信息(S)正是由綠色植被成分所貢獻(xiàn)的信息()和土壤成分所貢獻(xiàn)的信息()這兩部分線性加權(quán)而形成，植被因子與土壤因子的權(quán)重是各自的面積在像元中所占的比率，而植被覆蓋度()恰恰可以看成是植被的權(quán)重。將S線性分解為和兩部分：

(1)

若一個(gè)由植被和土壤組成的混合像元中的植被覆蓋面積比例為，即植被覆蓋度；而土壤覆蓋的面積比例則為1-。如果由一個(gè)全部被植被覆蓋的純像元所得到的遙感信息為，而混合像元中的植被所貢獻(xiàn)的信息則可以表示為與的乘積，即

(2)

同理，如果由一個(gè)全部被裸土覆蓋的純像元所得到的遙感信息為，而混合像元中的裸土所貢獻(xiàn)的信息則可以表示為與1-的乘積，即

(3)

將公式(4)(5)帶入公式(3)，可得到

(4)

對(duì)公式(6)進(jìn)行變換則可以得到估算植被覆蓋度的公式

(5)

其中與是像元二分模型的參數(shù)，只要知道這兩個(gè)參數(shù)則可以根據(jù)公式來(lái)計(jì)算植被覆蓋度。

(6)

其中，為裸土或無(wú)植被覆蓋的像元的NDVI值，為高覆蓋或完全被植被覆蓋的像元的NDVI值。

2.值的確定

依據(jù)相關(guān)研究表明，和取值為確定置信度的置信區(qū)間的最大值和最小值，而置信度是根據(jù)遙感影像的實(shí)際狀況來(lái)確定。由于各種輔助數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)條件的限制，決定利用土地利用分類圖分別求解不同土地利用類型內(nèi)的NDVI的最小值與最大值以此來(lái)作為與的取值，因而可以得到兩個(gè)有關(guān)于與的影像參數(shù)文件。

(三)植被覆蓋度變化度提取

植被覆蓋度變化指在一段時(shí)間內(nèi)，研究區(qū)域的植被覆蓋度發(fā)生變化(如增長(zhǎng)、下降及穩(wěn)定)的特征。本文以ENVI5.1為研究平臺(tái)，將兩期處理得到的植被覆蓋度結(jié)果帶入進(jìn)行波道運(yùn)算即可。根據(jù)植被覆蓋度變化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將植被覆蓋度變化率分為7個(gè)區(qū)間，分別是：嚴(yán)重退化(-100% ～ -30%)、退化(-30% ～ -15%)、輕微退化(-15% ～ -5%)、穩(wěn)定(-5% ～ 5%)、輕微恢復(fù)(5% ～ 15%)、恢復(fù)(15% ～ 30%)、完全恢復(fù)(100% ～ 30%)。

二、結(jié)果分析

(一)植被覆蓋度時(shí)空特征分析

分析結(jié)果可知，Ⅰ級(jí)植被覆蓋度區(qū)域主要集中在納溪區(qū)中部東東南部及南部個(gè)別區(qū)域；Ⅱ級(jí)植被覆蓋度區(qū)域主要集中在納溪區(qū)中部西部及南部個(gè)別區(qū)域；Ⅲ級(jí)植被覆蓋度區(qū)域主要集中在納溪區(qū)南部及北部；Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)植被覆蓋度區(qū)域主要集中在納西區(qū)域西北部個(gè)別城鎮(zhèn)區(qū)域及水域。2001年-2011年納溪區(qū)域整體植被覆蓋情況優(yōu)良，2001年平均植被覆蓋度約為0.496，而2011年平均植被覆蓋度約為0.545，較2001年增長(zhǎng)了0.049，植被覆蓋情況整體呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)狀態(tài)。2001年-2011年期間，Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)中高植被覆蓋度所占研究區(qū)面積均有大約5%的增長(zhǎng)狀態(tài)；而Ⅳ級(jí)低覆蓋區(qū)所占研究區(qū)面積減少了約4.8%，低覆蓋區(qū)主要集中在城鎮(zhèn)區(qū)域，由此可見城鎮(zhèn)植被覆蓋趨于好轉(zhuǎn)，綠化增加；Ⅴ級(jí)植被覆蓋度為裸地主要集中在水域及河漫灘。

(二)植被覆蓋度變化度分析

根據(jù)研究結(jié)果分析，主要發(fā)生嚴(yán)重退化的區(qū)域在研究區(qū)北部長(zhǎng)江附近，該區(qū)域?yàn)榻ㄖ玫匕l(fā)展區(qū)域，在這十年間，為適應(yīng)林地發(fā)展需求，進(jìn)行了各類建筑用地?cái)U(kuò)張，導(dǎo)致植被覆蓋發(fā)生嚴(yán)重退化。而退化、輕微退化區(qū)域主要分布在研究區(qū)域的西部，與土地利用變化數(shù)據(jù)結(jié)合分析，可知該區(qū)域的林地減少，耕地增加，從而導(dǎo)致植被覆蓋度發(fā)生退化。林地恢復(fù)區(qū)域主要分布在研究區(qū)域的東南部，與土地利用情況相符合，說(shuō)明該區(qū)域的林地保護(hù)工程、荒山造林工程實(shí)施情況良好。處于長(zhǎng)江與永寧河交匯處的城鎮(zhèn)區(qū)域植被覆蓋恢復(fù)情況優(yōu)良，說(shuō)明該區(qū)域的城鎮(zhèn)空地綠化工程得以實(shí)施。

三、結(jié)論

研究區(qū)整體植被覆蓋優(yōu)良，裸地及低覆蓋度區(qū)域所占面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中高覆蓋度區(qū)域所占面積，從而使研究區(qū)的平均覆蓋度達(dá)到了50%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了全球27%的平均水平。由于研究區(qū)為全國(guó)造林先進(jìn)區(qū)及林業(yè)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)區(qū)，因此非常注重生態(tài)環(huán)境平衡以及土地的合理利用，針對(duì)研究區(qū)的不同地域?qū)嵤┝酥矘湓炝帧⑼烁€林、荒山荒坡整治以及天然林保護(hù)工程，這一系列的措施進(jìn)展順利并取得顯著效果，其水土資源涵養(yǎng)保持穩(wěn)定，城鎮(zhèn)聚集地綠化也得到顯著提升。研究區(qū)的木材開采砍伐合理，表現(xiàn)出研究區(qū)域達(dá)到了人與自然和諧統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

[1]胡玉福,蔣雙龍,劉宇等. 基于RS的安寧河上游植被覆蓋時(shí)空變化研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2014,45(5):205-215.

[2]陳效逑,王恒.1982—2003年內(nèi)蒙古植被帶和植被覆蓋度的時(shí)空變化[J].地理學(xué)報(bào),2009, 64(1):84-94.

[3]程紅芳,章文波,陳鋒.植被覆蓋度遙感估算方法研究進(jìn)展[J].國(guó)土資源遙感, 2008(1):13-18.

[4]田靜,閻雨,陳圣波.植被覆蓋率的遙感研究進(jìn)展[J].國(guó)土資源遙感,2004,16(1):1-5.

易霞(1993-)，女，漢族，四川成都人，在讀碩士研究生，成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專業(yè)，研究方向：山區(qū)生態(tài)環(huán)境評(píng)估與與可持續(xù)發(fā)展等研究。