基于MODIS NDVI數據的濰坊市植被覆蓋動態變化分析

摘要：植被是生態環境中的重要組成部分，研究植被的生長狀況對于生態保護和經濟建設起著至關重要的作用。不同的地區，高低不同的植被覆蓋率可能是影響本地區到底發展成為何種等級的城市，甚至是發展成為城市或者鄉村的重要因素，例如，高植被覆蓋度的地區，植被茂盛，植物光合作用等活動強烈，空氣質量狀況優良，更適宜人們生活，更容易發展成為城市;而植被覆蓋度低的地區，如沙漠、戈壁等，人口密度可能會相應降低，發展成為城市可能會相對困難，這種地區，除去自然條件不適合人類生存的情況，應更重視植樹造林、退耕還林、還草的過程，因此，掌握植被覆蓋度的分布變化規律，對當地的綠化建設和生態發展具有重要的指導意義。

關鍵詞：環境;數據;分析

近年來，城市植被覆蓋率受到越來越多的關注，人們也在一步步的探索更多的研究方法。MODIS數據產品中的歸一化植被指數（NDVI）則是被普遍使用，效果也較好的一種。NDVI數值的大小能指示植被覆蓋變化，被廣泛地使用于植被覆蓋率變化檢測和農作物估產的研究之中。

一直以來，歸一化植被指數都被看作是描述植被覆蓋率的重要數據。本文以濰坊市2000年、2004年、2009年和2013年4個時期的MODIS植被指數產品為數據源，其中2009年下載1-12月份數據12幅影像，利用基于NDVI的像元二分模型提取了植被覆蓋率信息，分析了濰坊市14年間的植被覆蓋率變化趨向，并以2009年為例，剖析了濰坊市植被覆蓋的月際變化。氣象數據選取了2000年、2004年、2013年9月份和2009年全年12個月的平均氣溫和降水量數據。

一、研究區概況

濰坊（35°32’-37°26’N， 118°10’-120°01’E） ，山東省下轄地級市，位于山東半島的中部。濰坊市總面積15859km2。濰坊市北部平原、沿海灘涂分布廣泛，南部丘陵山地廣布，地勢南高北低，構成幾個臺階。

濰坊市屬于海濱丘陵城市，氣候是典型的溫帶季風氣候，冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨，雨熱同期，冬冷夏熱，四季分明：年平均氣溫13.5℃，年平均降水量約為650mm.濰坊市植被覆蓋率總體較高，植物品種豐富，導致其生態系統十分復雜。國內外學者運用NDVI對植被覆蓋度變化分析方面做了很多研究，也取得了很多成果，給我們留下許多值得借鑒學習的研究方法，本文章利用MODIS數據分析了濰坊市2000年至2013年植被覆蓋率的動態變化趨向以及2009年全年的月際植被覆蓋率動態變化，并且結合對應年份、月份氣象數據，分析了NDVI值與氣溫、降水量變化之間的聯系，此次研究對于促進濰坊市生態環境保護、優化城市與鄉鎮的綠化格局非常有參考價值。

二、數據來源及預處理

（一）氣溫、降水資料

本次試驗過程中用到的氣溫、降水量資料來源于中國氣象數據網，數據集名稱為中國地面氣候資料月值數據集。實驗選取了濰坊市2000、2004、2013年9月份以及2009年全年12個月的氣溫與降水量資料，利用Excel軟件統計整理，最終獲得研究區2000年、2004年、2009年和2013年9月份的月均氣溫及降水量數據圖和2009年各月氣溫降水量數據圖。

（二）MODIS13Q1遙感數據資料

本實驗進行過程中使用的遙感數據來源于地理空間數據云，此次研究利用的是MODDIS13Q1產品中的分辨率為250m×250m的歸一化植被指數數據，數據合成時間為16天，接下來對遙感數據進行了NDVI數據的提取、投影轉換、數據裁剪等預處理，然后通過建立像元二分模型，建立植被覆蓋率和NDVI之間的聯系，利用公式計算植被覆蓋率。基于NDVI的植被覆蓋率像元二分模型可表示為：

利用公式（2.1）計算研究區域的植被覆蓋率，確定純裸土區域的NDVI值和純植被覆蓋區域的NDVI值是計算過程的關鍵，在獲得的實驗數據中，兩個值都在一定范圍內移動，這是因為在實際的遙感數據獲取過程中，大氣效應、云層和水體等地面覆蓋類型的影響是不可避免的。本文根據研究區域的NDVI值的累積概率分布，選擇5%至95%的數據區間，代入公式（2.1）中，分別計算各個時期的植被覆蓋率，并按照濰坊市植被覆蓋率總體特點和相關植被覆蓋研究等級分類標準，

將計算出的F值劃分為以下五個等級。

基于此等級劃分表，進一步運用ENVI.classic中的Color mapping對不同區域不同等級植被覆蓋率進行了顏色的劃分，以便于我們更加直觀的觀察研究區域不同時期的植被覆蓋率的動態變化。另外，我們還通過使用ENVI軟件中的數據統計功能。求出不同時段研究區NDVI的平均值，并利用Excel制作成折線圖。

二、數據分析與結論

（一）本次實驗結果表明：濰坊市的植被覆蓋率年際變化呈現下降的趨勢，高植被覆蓋率地區顯著減少，低植被覆蓋率區域增多，此現象的產生與人類活動關系密切;而植被覆蓋率的月際變化結果顯示，其變化與氣溫降水的月際變化有非常大的相關性，并且，植物的自然生長和人們農業種植活動對植被覆蓋的月際變化也有很大影響。

（二）鑒于濰坊市十年間高植被覆蓋率區域的顯著減少，除去某些自然因素，如氣溫降水量等人類不可控制的影響因素，我們更應該多從自身尋找原因，例如是否因為不合理的建設開發而侵占了農用耕地、林地草地等，為了人類自身更好的生存環境，也為了子孫后代能夠生活在一個更美好的地球家園中，我們更應該從自身做起，從小事做起。本文用到的MODIS遙感數據均來自地理空間數據云，在這個平臺上，能利用的最新數據是2013年的，距今已經將近7年，所以本次研究成果的時效性相對較差，有待于進一步更新。

參考文獻：

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作者簡介：

張文峰（1996—）女，漢，山東省濰坊市昌樂縣，學生，碩士在讀，魯東大學，學科教學。