基于遙感的蚌埠市植被覆蓋度反演與分析

胡媛 許培琳

摘 要：文章以蚌埠市2007年，2017年兩景同期的遙感影像為主數(shù)據(jù)源，以ENVI5.1遙感軟件為平臺(tái)，對(duì)蚌埠市2007年至2017年這期間的植被覆蓋度變化進(jìn)行遙感反演及分析。首先采取計(jì)算植被指數(shù)的方法來提取植被；然后根據(jù)李苗苗等提出的像元二分法提取植被覆蓋度并根據(jù)密度分級(jí)；接著將兩期提取的植被覆蓋度結(jié)果圖做遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，最后結(jié)合兩者做統(tǒng)計(jì)和分析。結(jié)果表明：蚌埠市的植被覆蓋較為集中的區(qū)域，覆蓋度有所下降；而曾經(jīng)植被覆蓋較為稀疏的區(qū)域，覆蓋度有所增長(zhǎng)，從總體上來說，研究區(qū)植被覆蓋度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：歸一化差分植被指數(shù)；像元二分法；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

近年來，隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)植被覆蓋度反演的案例也逐漸增多。本文以安徽省蚌埠市為研究區(qū)域，從植被覆蓋的角度出發(fā)，基于歸一化植被指數(shù)的方法并結(jié)合像元二分法，監(jiān)測(cè)蚌埠市十年來的植被覆蓋度變化。

1.研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)預(yù)處理

蚌埠市坐落于安徽省北部，南北地理分界線秦嶺—淮河一線上，季節(jié)分明，年平均降水量較為豐富，光照充足，無霜期較長(zhǎng)，為植被生長(zhǎng)提供了十分有利的前提條件。

為了排除季節(jié)對(duì)植被覆蓋的影響因素和保證信息提取的質(zhì)量，選擇的影像通常選取5月至10月的影像，這個(gè)時(shí)間段的植被長(zhǎng)勢(shì)最好，易于觀察。本文采用的是通過地理空間數(shù)據(jù)云下載得到蚌埠市2007年8月的Landsat5影像和2017年9月的Landsat8影像，成像時(shí)天氣狀況均良好，云量較少、植被光譜信息較為顯著，更容易判讀。首先使用 ENVI5.1 軟件分別對(duì)兩幅蚌埠市的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、幾何校正、大氣校正，然后裁剪出研究區(qū)影像圖[1]。以2007年蚌埠市影像圖為例。

2.數(shù)據(jù)處理

本次研究對(duì)于植被信息的提取采取的是歸一化植被指數(shù)的方法，首先，利用ENVI自帶的NDVI功能進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算公式為：

（1）

然后利用的是李苗苗等在像元二分模型的基礎(chǔ)上研究的方法，公式見公式（2）：

（2）

其中，NDVIsoil是指區(qū)域內(nèi)全部是裸土或沒有植被覆蓋的NDVI值，NDVIveg是指地區(qū)被植被完全覆蓋的NDVI值[2]。計(jì)算公式見公式（3）、（4）：

（3）

（4）

當(dāng)區(qū)域內(nèi)近似取VFCmax=100%，VFCmin=0%時(shí)，公式（2）可變?yōu)椋?/p>

（5）

對(duì)于NDVImin和NDVImax的賦值可由ENVI的統(tǒng)計(jì)分析功能來實(shí)現(xiàn)，本文取累積概率為5%至95%的灰度值數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)NDVI小于NDVImin時(shí)，VFC全部賦值為0；當(dāng)NDVI大于NDVImax時(shí)，VFC全部賦值為1；介于兩者之間的像元使用公式（5）計(jì)算。

由于結(jié)果圖是個(gè)單波段的圖像文件，為了更加直觀的觀察出植被的覆蓋度情況，對(duì)兩幅遙感影像做密度分割和統(tǒng)計(jì)分析。將研究區(qū)按植被覆蓋度從低到高劃分分別賦予白、黃、青、淺綠、綠色。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 植被覆蓋度面積百分比統(tǒng)計(jì)表

植被覆蓋度 2007覆蓋率/% 2017覆蓋率/%

低（0-0.2） 11 7.4

較低（0.2-0.4） 5.2 7.7

中（0.4-0.6） 10.8 13

中高（0.6-0.8） 24.7 24.6

高（0.8-1） 48.3 46.3

為了更加精準(zhǔn)的得出蚌埠市這十年來的植被變化情況，需要檢測(cè)2007年和2017年這兩個(gè)時(shí)相影像的增加和減少的兩種變化信息，從而獲取地表植被絕對(duì)變化信息。利用Image Change Workflow直接比較法來獲取植被變化信息。以2007年的影像圖為基礎(chǔ)，可用紅色區(qū)域表示為植被減少，藍(lán)色區(qū)域表示植被增加。

3.結(jié)論

結(jié)合表1可以得出：北部和中部的植被覆蓋度十年間有小幅度降低，而西南部和東部地區(qū)的很多低植被覆蓋區(qū)域的植被覆蓋度大幅度增加。曾經(jīng)植被覆蓋較為集中的區(qū)域，現(xiàn)在覆蓋度有所下降，而曾經(jīng)植被覆蓋較為稀疏的區(qū)域，覆蓋度有所增長(zhǎng)，從總體上來說，研究區(qū)植被覆蓋度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)[3]。由于受影像空間分辨率的影響，對(duì)研究區(qū)的植被覆蓋度遙感反演與分析主要是從宏觀角度來進(jìn)行的，具有一定的局限性。但是本次研究成果可為蚌埠市城市建設(shè)和規(guī)劃提供一定的參考和借鑒，同時(shí)對(duì)于蚌埠市以后的植被覆蓋度的研究具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]王艷.基于多源數(shù)據(jù)的洪災(zāi)區(qū)域快速提取方法研究[D].江西理工大學(xué)，2015.

[2]王婧.山西省渾源縣植被覆蓋度的遙感估算及其動(dòng)態(tài)研究[D].太原理工大學(xué)，2012.

[3]王婧.基于TM數(shù)據(jù)的北京市植被覆蓋度反演及分析[J].科技與企業(yè)，2016（04）：116.