2000-2016年北京市植被覆蓋度動(dòng)態(tài)變化

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610000)

植被覆蓋度是指植被在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計(jì)區(qū)總面積的百分比，是衡量區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境變化的綜合量化指標(biāo)。采用歸一化植被指數(shù)(NDVI)和像元二分模型估算植被覆蓋度變化情況，不僅模型簡單，不依賴于地面實(shí)測數(shù)據(jù)，可操作性強(qiáng)，而且可以在一定程度上表征植被的生長狀況和變化。近幾年利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行地表植被覆蓋觀測的研究也越來越多。

北京市作為中國的首都，是中國的政治、文化中心，是世界級的特大城市。改革開放以來，北京市市政建設(shè)呈迅猛發(fā)展態(tài)勢，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口膨脹和城市擴(kuò)張，不可避免地帶來一些城市問題，如生態(tài)環(huán)境趨于惡化現(xiàn)象。本文以NDVI和像元二分法估算北京市的2000-2016年植被覆蓋度，分析其植被覆蓋變化情況，對于保護(hù)城市生態(tài)建設(shè)的成果，為城市生態(tài)評價(jià)及生態(tài)安全評估提供參考。

一、研究區(qū)概況

北京市在華北平原的最北段，在全球的地理位置是位于北緯 39(56(，東經(jīng) 116(20(，其市域占據(jù)著山地和平原兩種類型，山區(qū)面積約占全市總面積的62%。在氣候方面北京市由于特殊的地理位置使北京市處于暖溫帶大陸性氣候，這就決定了北京市每年的水量適中，季節(jié)分明。北京市是全國的政治、文化中心，北京市共管轄 17 個(gè)區(qū)，其中海淀區(qū)和朝陽區(qū)是北京市的經(jīng)濟(jì)政治文化中心，氣人口眾多，建筑面積遼闊，相應(yīng)的植被覆蓋率低，其他區(qū)域人口密度相對稀少。

二、研究方法與數(shù)據(jù)處理

(一)數(shù)據(jù)源與預(yù)處理

研究區(qū)所采用的數(shù)據(jù)基于Landsat-5和Landsat-8遙感影像數(shù)據(jù)，過去2000年和2016年兩年遙感數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)，條帶號(hào)為123，行編號(hào)為32，空間分辨率為30m。首先對遙感影像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)、大氣校正、假彩色合成等預(yù)處理，再通過ENVI軟件圖像利用行政矢量邊界進(jìn)行裁剪，得到研究區(qū)的遙感影像圖。

(二)NDVI和植被覆蓋度的計(jì)算

1.歸一化植被指數(shù)(NDVI)

NDVI能夠反映植被生長狀態(tài)，與植被覆蓋度緊密相關(guān)，因此是目前運(yùn)用最廣泛的植被指數(shù)之一。近紅外波段與可見光波段的數(shù)值之差比上這兩個(gè)波段數(shù)值之和的結(jié)果即歸一化植被指數(shù)(NDVI)：

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)

(1)

2.植被覆蓋度遙感估算(FVC)

本文應(yīng)用最為廣泛的像元二分模型估算北京市的植被覆蓋度，利用歸一化植被指數(shù)NDVI計(jì)算植被覆蓋度：

FVC=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)

(2)

其中，NDVIsoil為全土壤或無植被覆蓋的像元NDVI值，NDVIveg為全部由植被覆蓋的像元NDVI值。利用像元二分模型估算植被覆蓋度的關(guān)鍵是計(jì)算NDVIsoil和NDVIveg。NDVIsoil和NDVIveg一般取一定置信度范圍內(nèi)的最大值和最小值，置信度的取值主要根據(jù)該地區(qū)的實(shí)際情況確定，本文分別取NDVI累積概率分布在5%和95%的NDVI值作為NDVIsoil和NDVIveg。

三、結(jié)果分析

(一)植被覆蓋度變化特征分析

2000-2016年北京市的植被覆蓋度的變化趨勢是逐漸減少，覆蓋度從65.23%減少到62.83%。空間分布特征是以主城區(qū)為中心，城區(qū)植被覆蓋度低，外圍植被覆蓋度高，北京市植被覆蓋度最高的地方為延慶縣、昌平縣等偏西北地區(qū)，此處多為山地，人口密集程度較低：植被覆蓋度較低的地區(qū)為海淀區(qū)、朝陽區(qū)等東南地區(qū)，此區(qū)域結(jié)合北京實(shí)際情況，北京市主城區(qū)人口約占整個(gè)北京市人口的60%，人口密度的密集導(dǎo)致植被覆蓋的減少，此外還和地形有關(guān)。從結(jié)果可以看出從2000-2016年北京市植被覆蓋度整體較高，存在植被覆蓋度<0的地區(qū)存在，但是很少。人口越密集的地區(qū)例如海淀區(qū)、東城區(qū)、西城區(qū)、朝陽區(qū)植被覆蓋度越低。

(二)植被覆蓋變化的驅(qū)動(dòng)力分析

1.人類活動(dòng)因素

近年來，北京市城市建設(shè)迅速發(fā)展、擴(kuò)張，城鎮(zhèn)化步伐加快，經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展直接造成植被覆蓋度的下降。因此，如何協(xié)調(diào)城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)，已經(jīng)成為北京市政府急需解決的問題。

2.自然因素

植被生長除了受到人類活動(dòng)的影響外，自然因素也在很大程度上影響植被生長狀況，如氣溫和降水直接影響植被的長勢。例如，大楊山森林公園區(qū)域的植被覆蓋變化較小，由于人類活動(dòng)的減少，植被自身的調(diào)節(jié)和保護(hù)使得蓄水能力相應(yīng)提高，促進(jìn)植被的生長。

四、結(jié)論

本文基于2000年、2016年NDVI數(shù)據(jù)，利用像元二分模型估算北京市的植被覆蓋度。結(jié)果表明，北京市植被覆蓋度空間分布特征是以主城區(qū)為中心，城區(qū)植被覆蓋度低，外圍植被覆蓋度較高。利用像元二分模型方法操作簡單、速度快，得到的植被覆蓋度也可以客觀地反映植被生長變化的情況，為相關(guān)部門評估生態(tài)環(huán)境、制定城市建設(shè)做參考。