基于Landsat合肥市植被覆盖度时空变化及影响因素_王亚琼.pdf

2 0 2 3年1月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第2 5卷 第2期收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 3基金项目:国家重点研发科技专项(编号:2 0 1 7 Y F B 0 5 0 3 5 0 0)作者简介:王亚琼(1 9 9 2-),女,硕士,助教,研究方向为林业信息科学。基基于于LL aa nn dd ss aa tt合合肥肥市市植植被被覆覆盖盖度度时时空空变变化化及及影影响响因因素素王亚琼,高曼莉,罗劲松(安徽林业职业技术学院 资源与环境系,安徽 合肥2 3 0 0 0 0)摘要:基于L a n d s a t数据估算合肥市2 0 0 12 0 2 0年植被覆盖度空间分布,研究了多年连续动态变化特征。结果表明:合肥市平均植被覆盖度达5 0.0 3%,近2 0年呈现稳定上升趋势,增速0.0 0 1/1 0 a,表现为无、低植被覆盖度向中、高植被覆盖度转变,增幅面积占比分别为1.7 7%和1.3 4%;全市1 9.3 4%的区域植被覆盖度呈改善趋势,集中在巢湖沿岸地带、生态农业区及老城区。1 4.3 2%的区域则出现不同程度的退化,集中在城市新建地带、城郊结合区以及部分耕地山区;气候对植被覆盖度的变化起主导作用,贡献度达1 3.0 9 6%,地表因子和人类活动因子影响作用依次减弱,地表因子(高程和土壤类型)加强了气候因子的影响作用,人类活动加强地表和气候因子对植被覆盖度变化的影响。关键词:植被覆盖度;M a n n-K e n d a l l方法;时空分析中图分类号:Q 9 4 8.1 5 2,T P 7 9 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 9 4 4(2 0 2 3)0 2-0 0 4 7-0 5S p a t i a l a n dT e m p o r a lV a r i a t i o na n dI n f l u e n c i n gF a c t o r so fV e g e t a t i o nC o v e r a g ei nH e f e iC i t yB a s e do nL a n d s a tW a n gY a q i o n g,G a oM a n l i,L u oJ i n g s o n g(A n h u iV o c a t i o n a l&T e c h n i c a lC o l l e g eo fF o r e s t r y,H e f e i,A n h u i2 3 0 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:T h i sp a p e re s t i m a t e s t h es p a t i a l d i s t r i b u t i o no f v e g e t a t i o nc o v e r a g e i nH e f e iC i t y f r o m2 0 0 1t o2 0 2 0b a s e do nL a n d s a td a t a,a n ds t u d i e s t h ec h a r a c t e r i s t i c so f c o n t i n u o u sd y n a m i c c h a n g e so v e r t h ey e a r s.T h e r e-s u l t ss h o wt h a t:T h ea v e r a g ev e g e t a t i o nc o v e r a g e i nH e f e iC i t y i s5 0.0 3%,a n d i th a ss h o w nas t e a d yu p-w a r dt r e n d i nt h ep a s t 2 0y e a r s,w i t hag r o w t hr a t eo f 0.0 0 1/1 0 a.T h er a t i o sa r e1.7 7%a n d1.3 4%r e s p e c-t i v e l y.1 9.3 4%o f t h ec i t y sr e g i o n a lv e g e t a t i o nc o v e r a g es h o w e da ni m p r o v e m e n tt r e n d,c o n c e n t r a t e di nt h ec o a s t a l a r e a so fC h a o h uL a k e,e c o l o g i c a l a g r i c u l t u r a l a r e a s a n do l du r b a na r e a s.1 4.3 2%o f t h e a r e a sw e r ed e g r a d e dt ov a r y i n gd e g r e e s,c o n c e n t r a t e d i n t h en e wu r b a na r e a s,u r b a n-s u b u r b a na r e a s,a n ds o m e c u l t i v a t-e dm o u n t a i n o u sa r e a s.C l i m a t ep l a y sa l e a d i n gr o l e i nt h ec h a n g eo fv e g e t a t i o nc o v e r a g e,w i t hac o n t r i b u-t i o nr a t eo f 1 3.0 9 6%.T h ee f f e c t so f s u r f a c e f a c t o r s a n dh u m a na c t i v i t y f a c t o r s a r ew e a k e n e d i nt u r n.S u r f a c ef a c t o r s(e l e v a t i o na n ds o i l t y p e)s t r e n g t h e nt h e i n f l u e n c eo fc l i m a t ef a c t o r s,a n dh u m a na c t i v i t i e ss t r e n g t h e nt h e i n f l u e n c eo f s u r f a c ea n dc l i m a t i c f a c t o r so nt h ec h a n g eo fv e g e t a t i o nc o v e r a g e.K e yw o r d s:v e g e t a t i o nc o v e r a g e;M a n n-K e n d a l l;s p a t i a l a n dt e m p o r a l a n a l y s i s1 引言植被是土地覆盖最主要的部分,是反映气候和人文因素对环境影响的重要指标1。针对植被及其变化的研究一直是科学界的热点,植被覆盖度是区域生态环境评价的重要参数,通过监测植被覆盖度的动态变化规律和特征,对区域生态环境建设和城市发展具有重要意义2。传统的植被覆盖度监测是采用地面调查法,该方法调查精度高,但需要较大的人力、物力、财力,且效率低下,无法实现大面积监测,时效性差。随着遥感技术的发展,基于遥感的植被覆盖度变化监测也日益增多,孙红雨3在1 9 9 8年基于NOAA数据计算了全国归一化植被指数,研究中国地表的植被覆盖变化,并分析其与气候因子的关系。近年来,杜华栋4、黄瑾5、李琳6、藤玲7就不同区域进行植被覆盖度的估算和动态变化分析研究。合肥市作为74DOI:10.16663/ki.lskj.2023.02.019 王亚琼,等:基于L a n d s a t合肥市植被覆盖度时空变化及影响因素生态文明建设:自然与生态我国首批国家园林城市之一,地处长三角地区,城市化进程加快,城市建设和密集的人类活动导致区域内的生态环境调节能力和自我恢复能力大幅下降。目前针对合肥市的植被覆盖的变化研究多侧重于两个时间点植被覆盖度估算后的比较,缺乏多重因素的驱动分 析8。因 此,本 文 以 合 肥 市 为 研 究 区,基 于L a n d s a t数据,研究2 0 0 12 0 2 0年的植被覆盖度的多年连续动态变化特征,为合肥地区资源保护和生态环境建设提供参考。2 研究区概况与数据2.1 研究区概况本文以合肥市为研究区(3 0 5 7 N3 2 3 2 N、1 1 6 4 1 E1 1 7 5 8 E),地处长江中下游地区,长江和淮河之间。有平原、低山、丘陵岗地3种地貌,以丘陵为主,平均海拔2 04 0m。属于亚热带季风性湿润气候,年均降水量1 0 0 0mm,年均温1 5.7。水系发达,包括淮河水系、长江水系的1 0余条河流。近2 0年来,合肥市经济迅速发展,作为长三角地区的新兴城市,合肥市对中部地区发展的影响非常重要,研究该区域植被覆盖变化和驱动力机制,对未来城市规划和生态环境保护具有重要意义1 0。2.2 数据来源及预处理研究区行政区边界等矢量数据来源于 国家基础地理信息系统14 0 0万数据。研究区遥感数据来源于中国地理空间数据云公开的L AN D S AT系列数据,由于研究时区跨度较大,选取采集时间在35月份的遥感影像数据,包括:2 0 0 1年3月份、2 0 0 4年4月份、2 0 0 7年3月份、2 0 1 1年4月份的TM数据及2 0 1 4年5月份、2 0 1 7年4月份和2 0 2 0年4月份的L a n d s a t 8O L I影像数据。遥感影像数据通过E NV I软件进行辐射定标,去云处理,大气校正等预处理;D EM数据来源于地理空间数据云,基于D EM提取坡度和坡向数据;地表覆盖类型数据来自中国科学院空天信息创新研究院,以上栅格数据分辨率3 0m。土壤类型数据来源于国家地球系统科学数据中心-土壤分中心中国1k m栅格土壤系统分类类型图。选取安徽省及安徽省周边3 2个气象站点的数据,插值得到安徽省逐年降水和气温栅格数据,分辨率3 0m。以上数据均采用A r c g i s软件进行投影变换、重采样和合肥市行政区的掩膜提取,最终空间分辨率与影像数据保持一致。3 研究方法3.1 植被覆盖度估算3.1.1 植被覆盖度估算模型归一化植被指数(N o r m a l i z e dD i f f e r e n c eV e g e t a-t i o nI n d e x,N D V I)是反映植被生长状态和植被覆盖的重要因素1 1,植被覆盖度是描述植被群落在地表覆盖状况的综合量化指标1 2,与N D V I之间存在非常显著的线性关系。本文基于N D V I数据,采用常用的像元二分法估算植被覆盖度1 3,计算公式如下:Fc=(ND V I-ND V Is o i l)(ND V Iv e g-ND V Is o i l)(1)式(1)中:Fc表示植被覆盖度,ND V Is o i l表示裸地或无植被覆盖区域的ND V I,ND V Iv e g表示全部被植被覆盖区域的ND V I。考虑到研究区的实际情况和异常数据的影响,根据ND V I累积概率分布表,选取9 5%附近的ND V I值为ND V Iv e g,5%附近的ND V I值为ND V Is o i l1 4。3.1.2 植被覆盖度分级为了更好的描述植被覆盖度的空间特征,参考张丽2、苏伟1 5等对植被覆盖度的分级标准,结合合肥市的实际情况,本研究将合肥市的植被覆盖度划分为5个等级(表1)。表1 植被覆盖度划分等级植被覆盖度等级类别植被覆盖度/%1无植被覆盖度02 02低植被覆盖