李夢為

摘 要 選取廈門島2016年臺風“莫蘭蒂”登陸前、后及2022年共3期的Landsat遙感影像數(shù)據(jù)，運用ENVI5.3與ArcGIS10.2，在對影像預(yù)處理后提取歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI），并采用像元二分模型得出植被覆蓋度，結(jié)合差值法、均值法等方法分析“莫蘭蒂”臺風對廈門島植被破壞和恢復(fù)情況。結(jié)果表明：1）廈門島總體植被覆蓋水平較高，城市森林公園及高崎機場附近植被覆蓋度相對較高，居民區(qū)與公共區(qū)的植被覆蓋情況較差；2）“莫蘭蒂”對廈門島植被環(huán)境的影響較大，植被覆蓋度由40.3%降到27.7%，經(jīng)過6年的恢復(fù)，2022年植被覆蓋度達到35.1%；3）“莫蘭蒂”對廈門島植被破壞存在沿街道分布的規(guī)律。

關(guān)鍵詞 臺風“莫蘭蒂”；植被覆蓋度；像元二分模型；歸一化植被指數(shù)；廈門島

中圖分類號 S424；Q948? ? 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.02.055

近年來，我國許多城市持續(xù)推進國家生態(tài)園林城市和國家森林城市建設(shè)，然而，在目前氣候環(huán)境變化的背景下，臺風、強降雨等極端氣候災(zāi)害頻發(fā)，其對城市生態(tài)植被的破壞程度逐漸成為許多學者的研究熱點。對于植被情況的調(diào)查，目前往往采用人工抽樣的方法[1]。但采用人工抽樣法來調(diào)查植被破壞情況不僅耗時耗力，而且難以在整體范圍內(nèi)達到較高的預(yù)期精度。

2016年9月15日晚，臺風“莫蘭蒂”從廈門市登陸，作為1949年以來登陸閩南的最強臺風，給廈門市造成直接經(jīng)濟損失102億元，同時倒伏65萬棵樹木，對城市綠化造成了嚴重的破壞[2]。本文以臺風“莫蘭蒂”造成的災(zāi)害為切入點，基于Landsat遙感影像數(shù)據(jù)，采用ENVI5.3與ArcGIS10.2軟件，分析2016年臺風“莫蘭蒂”登陸前、后及2022年廈門島植被覆蓋度的變化規(guī)律，探討廈門島臺風“莫蘭蒂”登陸前后的植被破壞及恢復(fù)情況，以此為研究該區(qū)域的植被恢復(fù)和保護提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

廈門市地處北緯24°23′～24°54′、東經(jīng)117°52′～118°26′，位于我國東南沿海，屬于亞熱帶海洋性季風氣候，年平均降水量1 200 mm，年平均氣溫21 ℃[3]。廈門島是廈門市第一大島嶼，由思明區(qū)和湖里區(qū)兩個行政區(qū)組成，與大、小金門島毗鄰，面積約158 km2，南北長13.7 km，東西寬12.5 km。廈門島建有多處城市森林公園，城市化建設(shè)程度及綠化水平較高，且在臺風“莫蘭蒂”登陸后的城市植被覆蓋度破壞明顯[4-5]。因此，本文以廈門島為研究對象，分析受臺風“莫蘭蒂”影響的植被破壞及現(xiàn)今植被恢復(fù)的情況。

1.2 研究方法

1.2.1 植被遙感影像數(shù)據(jù)的獲取及預(yù)處理

植被覆蓋遙感數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)站“地理空間數(shù)據(jù)云”（www.gscloud.cn）。根據(jù)影像數(shù)據(jù)應(yīng)滿足云量較少且不遮擋研究區(qū)域的原則，選擇臺風“莫蘭蒂”登陸前（2016年7月27日）、登陸后（2016年10月31日）及2022年（2022年9月22日）的Landsat 8 OLI影像（見表1）。使用ENVI5.3軟件對遙感數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包含裁剪、輻射定標及FLAASH大氣校正。

植物葉面對紅外波段光譜具有較強的反射能力和吸收能力，根據(jù)該原理，可通過這兩個波段值來計算獲得植被指數(shù)。許多生態(tài)研究場景都將植被指數(shù)用作參考，它可以很好地反映植物生長情況和植被分布密度[6]。歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation?Index，NDVI）值的計算原理為近紅外波段與可見光紅波段數(shù)值之差比上這兩個波段數(shù)值之和，計算公式為

式中：N為近紅外波段反射率，R為可見光紅波段反射率。

1.2.3 植被覆蓋度的計算

植被覆蓋度（Fraction Vegetation Coverage，F(xiàn)VC）可以通過像元二分模型計算得出。像元二分模型的主要特點是淺顯、適用。假設(shè)每一像元的INDV值由植被和土壤兩者組成，則植被覆蓋度的計算公式為

式中：Isoil為純土壤的植被指數(shù)值，Iveg為純植被的植被指數(shù)值。Isoil與Iveg分別由像元的INDVmin與INDVmax代替。為減小外界的因素干擾，在取值時設(shè)置一個置信區(qū)間，根據(jù)獲得的遙感影像清晰度、圖像大小、噪聲等因素，采用置信區(qū)間為累加百分比5%至95%，具體取值如表2所示。

進一步利用ArcGIS 10.2軟件將廈門島植被覆蓋度劃分為5個等級，劃分標準如表3所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被覆蓋度總體空間分布特征

臺風“莫蘭蒂”登陸前、后及2022年廈門島植被覆蓋度如表4所示。由表4可看出，臺風導(dǎo)致植被覆蓋度平均值下降了12.6個百分點，經(jīng)過6年的恢復(fù)，植被覆蓋度恢復(fù)到原植被覆蓋度的87%。

由表5可知，廈門島在臺風“莫蘭蒂”登陸前較高及高植被覆蓋度的區(qū)域占35.06%，低及極低植被覆蓋度的區(qū)域占45.71%。在經(jīng)歷臺風“莫蘭蒂”后，低及極低植被覆蓋度的區(qū)域增加了12.97 km2，比例提高到53.93%；而較高及高植被覆蓋度區(qū)域的比例降低到29.42%。經(jīng)過6年的植被恢復(fù)后，廈門島總體植被覆蓋水平有所好轉(zhuǎn)，較高及高植被覆蓋度的區(qū)域比例恢復(fù)到33.82%，低及極低植被覆蓋度的區(qū)域下降到48.44%，但未達到“莫蘭蒂”襲擊前的水平。

2.2 植被覆蓋度變化檢測

對廈門島的“莫蘭蒂”期間及臺風登陸后至2022年的植被覆蓋情況相互作差值分析，研究植被變化情況。運用ArcGIS 10.2的柵格計算器分別計算“莫蘭蒂”臺風前后和2022年的植被覆蓋面積差值圖（見圖1），并將所獲得的影像情況按明顯退化、中度退化、基本穩(wěn)定、中度改善、明顯改善5種進行分類并統(tǒng)計（見表6）。

從表6和圖1可知，“莫蘭蒂”導(dǎo)致40%以上的區(qū)域植被是中度退化及以上，明顯退化區(qū)域呈清晰的帶狀分布，經(jīng)與路網(wǎng)比對，具有明顯的沿街道兩側(cè)分布的趨勢。這主要是由于城市植被根系較淺、多為引進樹種，且臺風沿著狹小的街道形成峽谷風等，導(dǎo)致街道植被破壞較嚴重。經(jīng)過6年的恢復(fù)，中度改善及以上的區(qū)域近25%，其分布與受臺風破壞的植被較一致。

3 結(jié)論與討論

臺風“莫蘭蒂”登陸后至2022年的6年間，廈門島植被覆蓋情況有所恢復(fù)，但仍不及臺風“莫蘭蒂”登陸前的水平，需要通過以下措施提升植被覆蓋度。1）做好街道兩側(cè)調(diào)研工作，開展“見縫插綠”專項行動。臺風過后，對原有樹穴小、種植空間狹小、硬化多、風力大等街道，需科學合理規(guī)劃，做好設(shè)計，制訂“見縫插綠”的實施方案，督促責任單位做好綠化補植工作。2）充分發(fā)揮屋頂綠化的作用，提升植被覆蓋率。屋頂被稱為“建筑第五立面”，綠化應(yīng)以草坪、低矮灌木、地被植物、爬藤植物、花境植物等為主，適量種植小喬木，盡量少用闊葉大喬木。選擇抗風、耐瘠薄、生長緩慢、易管養(yǎng)、須根發(fā)達的淺根性植物。3）堅持因地制宜，優(yōu)化樹種搭配，合理選用抗風的鄉(xiāng)土樹種和引種成功的植物，如表現(xiàn)較好的鳳凰木、三角梅、香樟、風鈴木、夾竹桃、臺灣相思、木荷、楓香、火力楠及木麻黃等樹種。

參考文獻：

[1]? 陳星澄，宋磊，趙慶，等.臺風對粵港澳大灣區(qū)城市森林群落結(jié)構(gòu)的影響[J].林業(yè)與環(huán)境科學，2021，37（2）：12-20.

[2]? 秦一芳，林雙毅，高雅玲，等.臺風對城市道路行道樹的影響和對策：以福建省廈門市“莫蘭蒂”臺風為例[J].中國農(nóng)學通報，2017，33（34）：135-140.

[3]? 郭子燕，柯雨沁，李海燕，等.基于臺風危害的廈門地區(qū)園林樹木受損原因研究[J].中國園林，2020，36（1）：122-127.

[4]? 李方舟，章臻，張昭天，等.廈門島內(nèi)不同功能區(qū)土壤與灰塵重金屬污染的特征及評估[J].安全與環(huán)境學報，2017，17（2）：719-724.

[5]? 陳崢，黃頌誼.臺風對城市園林樹木的影響及災(zāi)后景觀修復(fù)對策初探：以廈門“莫蘭蒂”臺風為例[J].現(xiàn)代園藝，2018（17）：93-96.

[6]? 林森，胡喜生，吳承禎，等.武夷山國家公園植被覆蓋演變的時空特征[J].森林與環(huán)境學報，2020，40（4）：347-355.

（責任編輯：劉寧寧）