贵州省黔南州植被覆盖时空变化分析
许玉凤1,向 清1,潘网生1,张永雷1,孙连群1
【摘 要】基于MODIS数据,采用 阈值设定、一元线性回归分析和稳定性分析等方法,对黔南州近15 a来的植被覆盖状况进行分析研究。结果表明,黔南州植被NDVI值呈上升趋势,植被覆盖状况有所改善,但植被覆盖总面积在减少,植被覆盖的空间分布不均。西部地区的植被NDVI值在提高,植被覆盖状况呈改善趋势;而东部地区的NDVI值在降低,植被覆盖状况呈下降趋势:黔南州的西部和北部地区属于农作物种植区,植被覆盖状况不稳定,植被NDVI值变化大,而东南部地区属于林地,植被覆盖状况稳定;黔南州植被覆盖面积年内变化大;植被覆盖面积变化受气候变化和建设用地面积扩大的影响。 【期刊名称】地理空间信息 【年(卷),期】2024(016)012 【总页数】5
【关键词】植被变化;NDVI(归一化植被指数);生态保护;黔南州
项目来源:贵州省教育厅创新群体重大研究项目(黔教合KY字[2016]055);贵州省教育厅创新群体重大研究项目(黔教合KY字[2016]054)。
植被是覆盖地表的植物群落的总称,因为生长环境的不同分为高山植被、草原植被、海岛植被等[1]。植被是陆地生态系统的重要组成部分,在全球变化中起着“指示器”的作用[2]。在全球气候变化加剧和人类活动日益频繁的背景下,研究植被的时空变化特征,对于研究生态环境的变化及其变化趋势和规律,探讨变化驱动因子和驱动力,评估地区环境有重要现实意义[3-4]。
目前遥感技术是监测全球和区域尺度植被动态的有效工具[5]。遥感结合地理信
息系统技术,并运用相关的数学方式进行协助研究的方式可以随时随地对植被覆盖进行监测,被广泛应用。研究表明,NDVI在植被监测、土地覆盖变化等方面均可应用,主要有最大值法、一元线性回归趋势等计算法[6],用于分析植被的分布状况,对于植被变化的监测意义更大 [7]。
植被变化对全球能量循环及物质的生物地球化学循环具有重要的影响[8]。因此,有关植被变化的研究是国内外的热点问题,引起了诸多学者的研究和关注。全球变化与陆地生态系统响应(GCTE)是当前全球变化研究的重要内容,而有关地表植被覆盖与环境演变关系的研究是其中最复杂和最具活力的研究内容[9]。国外学者利用NDVI数据对北半球植被覆盖进行研究,发现北半球中纬度以及高纬度地区的植被活动在过去的20 多年中表现为增强趋势,且趋势明显[10]。国内学者基于中国地区长时间序列采用最大值合成、一元线性回归变化斜率法和Mann-Kendall非参数检验法对中国各大自然区划的植被覆盖状况做了时空变化分析[11]。
1 研究区概况
黔南布依族苗族自治州位于24°37′~29°13′N、103°36′~109°35′E之间,贵州省中南部地区,东侧与黔东南州接壤,南部和广西相邻,西侧与黔西南州、安顺市接壤,北侧紧邻贵阳市(图1)。黔南州成立于1956年,辖都匀市、福泉市、贵定县、龙里县、惠水县、长顺县、罗甸县、平塘县、独山县、荔波县以及三都水族自治县等12个县级行政区划,首府所在地为都匀市,是全州的经济文化中心。
全州总面积26 197 km2;地形以山地、高原为主,平均海拔在1 000 m左右,其中山地面积占72.53%、丘陵面积占21.3%、平坝面积占6.17%。全州人口
中少数民族比例为55.92%,少数民族中以布依族和苗族所占比例为大。 黔南州地处亚热带季风气候区,受海洋暖湿气流影响大,全年多阴雨天气,日照率在30%左右。年均气温在16 ℃左右。降水主要集中在4~10月,年均降水量在1 300 mm左右,夏季雨热同期,多年平均相对湿度在80%。
黔南州处于贵州高原向广西丘陵过渡地带,喀斯特地形区,多地下溶洞,地势西北高东南低,贵定、都匀之间的斗篷山海拔1 961 m,是全州最高点;罗甸红水河出境处海拔242 m,为全州最低点;相对高差达1 719 m。该区域代表性植被为亚热带常绿阔叶林,植物生长茂盛。
2 数据来源与研究方法
2.1 数据来源及预处理
本文采用美国NASA提供的MODIS-NDVI数据产品开展植被覆盖变化研究。影像的空间分辨率是250 m,数据投影格式是正弦曲线投影。该数据已经进行了大气校正,并通过双向反射去除水、云、气溶胶以及阴影,可以直接应用于植被覆盖情况的研究。利用MRT软件进行图像拼接和投影转换,然后利用黔南州行政边界矢量数据对图像进行统一裁剪。
利用MODIS土地覆盖类型数据(MCD12Q1)分析近期的黔南州土地覆盖和植被覆盖状况。选取黔南州4个地面气象站点2000年以来的逐年气温和降水量数据。根据黔南州统计年鉴得到2000年以来黔南州建成区面积数据。 2.2 研究方法
2.2.1 NDVI 阈值设定
根据方精云等的研究,采用NDVI=0.1作为常年植被区的阈值[12];选取NDVI大于0.1的像元作为植被进行统计;统计NDVI 大于0.42的栅格来计算