天水市植被覆蓋變化動態遙感監測

李代成　孫青　何回麗

摘要：植被覆蓋變化對區域生態環境有重要的指示作用。本文以2006年6月和2013年6月的遙感數據為基礎，利用遙感技術定量估算植被覆蓋度的模型計算并分析了近7年天水市植被覆蓋變化情況及變化的原因。結果表明：最近7年，天水市植被覆蓋面積明顯增加，整體的植被覆蓋面積呈增加趨勢。因此應該繼續加強植被覆蓋度的保護措施。

關鍵詞：天水市；植被覆蓋；動態變化；遙感監測

植被是地表生態系統的重要組成部分，有水土保持，調節氣候和改善環境質量等作用。近10年來，隨著關中—天水經濟區的建設和發展，天水市區域植被覆蓋度有著很大的變化。但天水植被覆蓋面積有限，區域生態環境脆弱，植被覆蓋在生態功能中扮演著重要的角色，生態保護顯得尤為重要。分析植被覆蓋變化可為該區域人地和諧發展及生態保護提供科學參考。

植被覆蓋度是指植被植株冠層或葉面在地面的垂直投影面積占植被區總面積的比例，是評價生態環境優劣的重要指標，可反映地表植被分布規律，有利于分析和監測植被動態變化。[1]

其范圍分布在0-1之間，數值越大表明植被覆蓋度越高。

遙感技術是用先進的對地觀測探測器為技術手段，對目標物進行遙遠感知的整個過程。已廣泛應用于資源、環境、生態研究的眾多領域[2]

與實地調查和觀測法相比，其在投入成本與及時監測植被覆蓋變化等方面有著明顯優勢。

1 研究區概況

天水市位于甘肅東南部，屬溫帶大陸性氣候和亞熱帶氣候的過渡地帶，年平均氣溫11.5℃，年平均降水量574mm，海拔在1000到2100m之間。地貌區域分異很明顯：東部與南部由于古老地層褶皺而隆起，形成了山地地貌；北部受地質沉陷和紅土層、黃土層沉積的原因，形成了黃土丘陵地貌；中部受緯向構造帶的斷裂原因，形成了渭河地塹，經過第四紀河流發育與侵蝕堆積作用，形成了渭河河谷地貌。

2 數據來源及處理平臺

本文數據來源于中國科學院對地觀測與數字地球科學中心。遙感數據采用的是2006年6月Landsat7 ETM 和2013年6月 Landsat4-5 TM影像數據。使用Arcgis軟件和Erdas軟件處理數據。天水市2006年和2013年原始遙感圖像如下：

圖1 2006年原始圖像 圖2 2013年原始圖像

3研究區植被變化遙感分析

關于遙感測量植被覆蓋度的方法，Purevdorj等人將其歸結為三種，分別是蓋度—幅射關系模型法，植被指數法和混合模型法。其中植被指數法是使用植被指數直接來估算植被覆蓋度的一種方法，其所用的植被指數可能是現有的植被指數，也可能是研究者為了測量植被覆蓋度所發展出來的新植被指數。

本研究采用的方法是NDVI植被指數法，NDVI植被指數法經常被用來監測植被變化的情況，也是通過遙感來估算植被覆蓋度的研究中常用的植被指數。其計算公式為：NDVI=NIR-R/NIR+R 其中，NIR為近紅外波段（0.7～1.1?m），R為紅波段（0.4～0.7?m）。NDVI計算結果會分布在0至1之間，一般說來，NDVI數值越高說明植被覆蓋度越高、長勢越好。

圖像預處理包括圖像幾何校正，圖像裁剪處理和圖像鑲嵌處理三個部分。由于遙感系統波譜、空間、時間及輻射分辨率的限制，因而很難精確地記錄相對復雜地表的信息，所以數據獲取過程中可能存在著一些誤差。這些誤差降低了遙感數據的圖像分析的精度和質量。因此在圖像處理和分析之前，先對遙感原始圖像進行了預處理。通過圖像增強技術，改善圖像質量，突出所需要的信息，為進一步的圖像判讀做好準備，如下圖：

圖3 預處理后的2006年圖像 圖4 預處理后的2013年圖像

然后利用NDVI提取植被指數，最后得到的NDVI指數圖如下：

圖5 2006年植被DNVI指數圖 圖6 2013年植被DNVI指數圖

4結果分析

用Arcgis對得到的NDVI指數進行重分類，分為5類，依次為0-0.2；0.2-0.4；0.4-0.6；0.6-0.8；0.8-1.0，得到各類指數對應的面積，如表1所示：

表1 2006年和2013年天水市植被覆蓋面積

植被覆蓋指數 2006年植被覆蓋面積（km2） 2013年植被覆蓋面積（km2）

0～0.2 10110 5048

0.2～0.4 1933 4177

0.4～0.6 1999 2340

0.6～0.8 1207 4827

0.8～1.0 916 1358

從上表可看出，2006—2013年，天水市植被覆蓋發生了明顯變化，植被覆蓋面積呈增加趨勢，其中植被指數低于0.2的低植被覆蓋區域減少了將近一半。不同植被覆蓋度等級變化中，高植被覆蓋度面積有所增加，中植被覆蓋區域和低植被覆蓋區域的變化趨勢主要是由低植被覆蓋度向中植被覆蓋度轉變，表明天水市植被覆蓋面積越來越大。

植被覆蓋面積呈增加趨勢的結果與天水市的植被變化調查結果相一致。這個變化很大程度上和土地利用的變化、相關政策與人類對資源的需求量與是否對資源進行了合理的開發利用等人為因素有關。近幾年在相關政策的引導與推動下，天水市在發展經濟的同時每年進行植樹造林，植被覆蓋面積增加的同時大氣環境也有所改善。在今后的經濟發展過程中，應該完善并加強生態環境保護措施，且須繼續加強植樹造林與種草面積，盡可能實現土地的合理利用。

參考文獻