黄石植被覆盖度

1、编号 201590306研究类型应用研究 分类号 TP7目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document .绪论 1研究背景 1国内外研究现状 2研究内容、研究方法与技术路线 3研究目的及意义 5 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document .研究区概况与数据预处理 6研究区概况 6数据来源与预处理 6 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document .地表反射率计算 8地表反射率简介 8地表反射率计算 9 HYPERLINK l bookmark14

2、o Current Document .植被覆盖度计算及时空变化分析 11植被覆盖度计算 11黄石市植被覆盖度时空变化分析 15 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document .总结与展望 18总结 18展望 19 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document .参考文献 20基于遥感的黄石市植被覆盖度时空变化研究程丹鹤（指导教师，伍雄昌 讲师）（湖北师范学院城市与环境学院中国黄石435002）摘 要：近年来，全球气候变化导致了一系列生态环境问题。植被是生态环境的重要组成部分，在维护区域生态平衡方面起到重要作用，植被

3、覆盖度是表示地表植被覆盖情况的重要参数， 也是指示区域生态系 统环境变化的重要指标。对于植被覆盖的动态监测也一直是环境科 学研究的热点问题之一。本文以黄石市为例，利用黄石市2003年和2013年Landsat7 ETM+影像，运用 RS和GIS技术，计算黄石 市2003年和2013年的植被覆盖度，分析黄石市植被覆盖度的时空 变化。结果表明，黄石市低覆盖度和极低覆盖度区面积减少，中覆 盖度和中高覆盖度和高覆盖度区面积增加； 除高覆盖度平均值略有 减少外，各分级覆盖度平均值均有不同程度增加；黄石市植被覆盖演变趋势是由低覆盖度向高覆盖度转移。以上结果说明2003年至2013年，黄石市生态环境整体状况

4、呈良性发展，且人为因素在黄 石市植被覆盖变化中起着主导作用。关键词：植被覆盖度；NDVI ;地表反射率；黄石市 中图分类号：TP7The study on Temporal and Spatial Variation of VegetationCoverage in Huangshi City Based on Remote SensingCheng Danhe (Tutor:Wu Xiongchang)(College of city and environment, Hubei Normal University,Huangshi,Hubei,435002)Abstract: In rec

5、ent years, the global climate change has led to a series of ecological environment problems. Vegetation is an important part of the ecological environment, which plays an essential role in maintaining regional ecological balance. Vegetation coverage is a major parameter to reflect the condition of v

6、egetation coverage; it is also the key index to indicate regional ecosystem environmental change. Dynamic monitoring of vegetation condition and vegetation coverage change is always one of the hotspot of ecological environment research.Taking Huangshi City as an example, this paper will estimate for

7、 the vegetation coverage of Huangshi City on the basis of calculative surface abled , by taking Landsat7 ETM + image of Huangshi City in 2003, 2013 and administrative boundary of Huangshi City as data source, with the usage of RS and GIS technology. With the above study, this paper will make an anal

8、ysis of temporal and spatial variation of vegetation coverage in Huangshi City. The results show that low coverage and the lowest vegetation coverage area in Huangshi City has been reduced and middle coveragehigh coverage and the highest coverage area has been increased. The mean value of very grade

9、 has been increased in varying degreesexpect the highest coverage. The evolution trend of vegetation coverage in Huangshi City is that low coverage has shifted to high coverage. These results above shows thatrte environment development in Huangshi City is in good situation and human factors plays a

10、dominant role in the vegetation coverage change in Huangshi City.Keywords： Fractional Vegetation Cover; NDVI; Surface albedo; Huangshi City湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文基于遥感的黄石市植被覆盖度时空变化研究程丹鹤(指导教师，伍雄昌 讲师)(湖北师范学院城市与环境学院中国黄石435002)1.绪论研究背景近年来，全球气候变化导致了一系列生态环境问题。作为生态环境变化的重 要指示因子，植被是大自然与人类活动长期以来相互作用的结果。植被的生长、

11、 组成、分布、和发展与生态环境状况息息相关。作为大气环境、水环境和土壤环 境状况的自然指示因子，植被是自然环境因素和人为因素对环境影响的直观指 标。植被在很大程度上能够代表地表覆盖的变化，且具有明显的随时间和气候变化变化的特征，因此植被在全球生态环境变化研究中都作为重点研究对象。作为气候的产物之一，植被在各个气候类型或区域都有与其相对应的植被类型，与环境相互作用产生影响，最终引起植被生长过程、数量、类型和分布的变化。另外, 植被和气候环境之间的作用是相互的，通过影响和自然环境之间的物质和能量相 互作用对气候产生影响，而变化的气候环境又对植被的生长产生反作用。对植被覆盖的动态监测可以从一定程度上

12、反映气候变化和土地利用变化的趋势1。植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover, FVC)是指单位面积内植被的垂 直投影面积所占百分比，是表示地表植被覆盖情况的重要参数， 也是是指示区域 生态系统环境变化 的重要指 标2。经归一化处理得出的归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Inde% NDVI )可部分消除太阳高度角变化、 卫星视角和大气影响，可检测植被生长状况、植被覆盖度和消除部分辐射误差等， 增加了对植被覆盖的响应能力，较好地反映植被覆盖的动态变化，就目前来说是 应用最广的一种植被指数3。传统植被覆盖度的研究通常是借助

13、实地调查来完成，但实地勘测工作效率低 下，且时效性差。遥感监测则是一种现代化的测量手段，主要特点是受地面限制湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文条件少，速度快、周期短，探测范围广、信息量大、特别是对人类足迹难以到达 的地方，更具有优势。随着遥感技术的不断提高，遥感在全方位、准确性、时效 性等方面的优越性使其成为植被监测及其变化研究中不可缺少的技术。国内外研究现状国内研究现状我国在上世纪50年代至70年代的植被调查中，曾进行过小区域森林和草场 的覆盖面积、分布、覆盖程度等方面的遥感影像监测研究。70年代利用MSS及航空图片数据，在西藏自治区122平方米范围内，清查了森林面积和数量。而

14、在 大规模地进行关于森林和草场专题遥感调查 一一“三北”防护林地遥感调查和内 蒙古草场遥感调查中，确定了 70年代至80年代森林覆盖度的变化。通过对草场 调查，了解了草地沙化和退化和严重水土流失区域及其变化动态情况4,5。到90年代，随着遥感信息技术的发展，遥感数据源的日益丰富，我国关于 植被覆盖和土地利用的研究也进展迅速6,7,研究出了许多植被覆盖度遥感监测 的方法，很大程度上减少了实地测算的工作量。张丽等以SPOT影像为数据，计算了逐旬的NDVI ,从不同的角度分析了淮 河流域近八年来的植被覆盖度变化情况， 结果表明，近八年淮河流域地表植被覆 盖度总体呈上升趋势，并由Hurst指数预测未来

15、淮河流域植被覆盖度将保持增加 趋势网。李登科等利用MODIS NDVI数据定量分析了陕西省植被覆盖度的时空 变快特征及其成因，结果表明陕西省植被覆盖度有显著增加，其原因是自然因素和人类活动共同作用的结果，人类活动尤其是生态环境建设工程的实施是植被覆 盖度增加的主要原因9。孙睿等从通过研究不同时段的降水量与年NDVI值之间的相关关系的角度来分析降水量对黄河流域植被覆盖度的影响100庞吉林等从分级的角度研究了盐池县近10年的植被覆盖度，得出了人为和政策因素是影响 盐池县植被覆盖度的主要因素。110近年来，植被覆盖度研究也逐渐与解决实际问题相结合，偏向于对区域生态环境的影响评价，结合RS和GIS技术

16、，可以对资源的可持续开发利用与生态环 境保护、区域的建设与开发提供科学的数据与技术支持。国外研究现状从现有数据源看，植被覆盖度的遥感估算主要以多光谱数据为主，随着高光谱遥感技术的发展，基于高光谱数据的植被覆盖度估算也得到了一定应用，可以湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文提供互补信息，弥补单一类型数据在时间空间分辨率或光谱分辨率等方面的不足 12 0Kenneth M.G利用高光谱遥感技术测量了美国加利福尼亚州南部半干旱地 区灌木草地的植被覆盖度，定量计算了稀疏草地的植被覆盖度，研究结果表明用 高光谱数据的线性混合模型得到的结果比用标准植被植被指数更为合理13o Qi J等分别以空

17、间分辨率为3m的航片、TM影像和SPOT4 VEGETATION等影像为 数据，通多对植被指数的计算，测量了圣地亚哥流域灌木草地的植被覆盖度，结果表明，对特定研究区域用TM和SPOT4 VEGETATION影像测量数据与用航片 测量出的植被覆盖度具有很好的相关性14。Tucker首次对NDVI数据进行了主 成分分析，对非洲大陆土地覆盖分类进行研究中，提取了能够反映植被划分的主 要因子，并作为植被覆盖度的分类依据，同时还减少了计算的工作量150植被覆盖度研究并不是单一问题研究，它与遥感、地学、环境科学、农业、林业等各 个领域的关系越来越密切，总体来说，目前的研究角度都是从气候因子、 土地利 用等

18、因素出发，并使用了不同分辨率的影像，发展出了多种多样的研究方法。在传统的植被覆盖度监测方法中，最便捷直接的方法为目估法，但目估法主 观性太强，误差较大，于是产生其他多种采样方法：样方法、样带法、样点法等 160为了获取更精确的数据，又出现了用于采样的仪器一一移动光量计、空间 定量计等，这些仪器提高了测量精度。为了研究总结植被覆盖度的规律， 在植被 覆盖度检测中又引入了统计学思想， 通过一定程度的实地测量，对实测数据进行 时间或空间上的分析，探索植被覆盖度的时空变化规律，但这种方法通常只适用 于特定的研究区域或特定的植被类型，有一定局限性170国内外对于植被覆盖度的研究范围越来越广泛，内容越来越

19、丰富，方法越来越多样。目前主要的植被 覆盖度遥感测算方法有：回归模型法、混合像元分解法、机器学习方法等，还有 光谱梯度差发、物理模型法、分级法等应用较少的方法 180研究内容、研究方法与技术路线研究内容本文基于遥感数据和技术对黄石市植被覆盖度进行估算和分析，研究内容包3湖北师范学院城市与环境学院 2015届学士学位论文括以下三个方面：(1)地表反射率计算对黄石市2003年和2013年的遥感图像进行预处理，借助 6s模型对图像进 行大气校正，获取校正参数，在ENVI中分别计算2003年和2013年的地表反射 率，为NDVI的计算提供数据基础。(2)归一化植被指数和和植被覆盖度的计算通过得到的真实

20、地表反射率计算归一化植被指数， 再利用像元二分模型计算 黄石市植被覆盖度，得到黄石市2003年和2013年的植被覆盖度分布图，并对黄 石市2003年和2013年的植被覆盖度分别进行分级和统计。(3)黄石市植被覆盖度时空变化分析通过计算出的黄石市2003年和2013年植被覆盖信息，从时间和空间的角度， 对黄石市植被覆盖度的分布和变化进行分析， 联系黄石市实际情况，分析变化成 因，并为黄石市资源的可持续开发利用与生态环境保护、黄石市的建设与开发提 供科学的数据与技术支持。研究方法利用黄石市2003年和2013年Landsat 7 ETM+影像，借助 ArcGIS、ENVI 与6s等软件，经过大气校

21、正、图像增强和融合等图像预处理，基于像元二分模 型计算出黄石市2003年和2013年的植被覆盖度，在此基础上制作黄石市植被覆 盖分级分布图，提取黄石市2003年和2013年的植被覆盖度分布信息，从而获得 黄石市植被覆盖分布状况，进行植被覆盖度统计，对比2003年和2013年黄石市 植被覆盖时空变化情况，综合分析影响黄石市植被覆盖变化的因素。湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文1.3.3技术路线本文总体设计思路及研究技术路线如下图所示:图1研究技术路线图Fig.1 Research roadmaps研究目的及意义城市植被则是城市生态系统重要的表示元素和指示因子，对城市生态环境的 保护

22、具有不可替代的重要作用，可以改善城市环境、缓解城市“热岛效应”等问湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文题190随着城市化进程的加快，人类活动对生态环境尤其是城市环境的影响越来越大，是城市植被覆盖、分布、演变的重要影响因素。因此加强对城市植被覆 盖监测对于城市环境建设具有重要意义。在缺乏实测数据时，应用遥感技术获取 植被覆盖信息，也可以很大程度上降低植被覆盖度的研究难度。本文以黄石市2003年和2013年的遥感影像为数据源，提取黄石市2003年和2013年的植被覆 盖度信息，分析黄石市植被覆盖度的分布特点和变化成因， 可以为黄石市城市规 划、资源合理开发与利用以及生态环境保护提供科学

23、有效的数据支持。2.研究区概况与数据预处理研究区概况黄石市位于东经115.03，北纬30.20 ,地处湖北省东南部，长江中游南 岸，总面积4万多平方公里。黄石地处中纬度内陆地区，受东南亚季风环流影响， 气候特征冬冷夏热，光照充足、雨量丰沛，是典型的亚热带大陆性季风气候。黄 石年平均气温17C,年平均降水量1382.6毫米，全年日照16662280小时。黄 石水系丰富，长江自北向南穿过，大小7流408条。黄石地区属于亚热带常绿阔 叶林区，地带性植被类型为亚热带常绿阔叶落叶混交林。黄石是国务院批准的沿江开放城市，也是武汉城市圈副中心城市和重要的原材料工业基地，矿产资源丰 富。常住人口 244.5万

24、人，其中，城镇人口为147.43万人（2013年）20。图2黄石市行政区划Fig.2 Administrative division schematic of Huangshi City2.2数据来源与预处理数据的来源本文所使用的数据为来自于Landsat 7 ETM+影像及黄石市行政边界数据，根湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文据黄石市经度、纬度、植被生长情况以及数据的完整情况选取的影像信息如表1所示：a 510 20 30hilQnn 日历3图3 黄石市2003年ETM+影像ETM+ image of Huangshi City in2003图4 黄石市2013年ETM+影像

25、ETM+ image of Huangshi City inin 2013表1 黄石市Landsat 7 ETM+影像基本信息表Tab.1 The basic information of Landsat 7 ETM + images of Huangshi City条代号4 J勺拍摄时间经度纬度AM122392003-9-23 02:45:48115.2830.310.0122392013-9-18 02:38:19115.3930.300.0（注：表格中的经度、纬度指遥感图像中心点的经度、纬度。 ）数据的预处理遥感数据的预处理包括遥感图像的几何校正、辐射校正、图像镶嵌和图像剪 裁等。由于L

26、andsat卫星机载扫描行校正器在 2003年5月出现故障，因此2003 年以后的数据发生缺失，如图3和图4所示。因此在对Landsat 7 ETM +影像进 行预处理时必须先对影像进行去条带处理。使用ENVI对Landsat 7 ETM+的去条带补丁 landsat_gapfill,对原图像数据 进行去条带处理，并利用黄石市行政区划矢量文件进行剪裁， 得到研究区的遥感 影像如图7和图8所示：湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文0 510 20 30kilometers图5黄石市2003年真彩色影像Fig.5 True-color image of Huangshi City in

27、 2003图6黄石市2013年真彩色影像Fig.6 True-color image of Huangshi City in 20133.地表反射率计算地表反射率简介由于电磁波在大气中的传输和遥感器探测过程中受到光照、大气分子和气溶胶等作用的影响，遥感器获取的测量值与地物的真实反射率是不一样的。因此， 要对地表反射率进行计算后，才能计算 NDVI 0地表反射率是指地表物体向各个方向上反射的太阳总辐射通量与到达该物 体表面上的总辐射通量之比，表示地面对太阳辐射的吸收和反射能力， 反射率越 大，地面吸收太阳辐射越少，反射率越小，地面吸收太阳辐射越多21。大气校正是遥感影像辐射校正的重要部分，也是获

28、得真实地表反射率的过 程。计算地表反射率的方法有很种，如直方图均衡化、黑暗目标法、固定目标法、 对比减少法、LUT方法、6s模型等22。以上方法都有各自的优势，但大多建立 在某些固定的、特殊的条件下，不具备通用性。6S模型它建立在辐射传输理论基础之上，不受研究区固定条件等的影响，应用范围最广。湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文地表反射率计算基于6s模型的地表反射率计算6S 模型23,全称为 “ Second Simulation of satellite signal in the SolarSpectrum”，主要用来估计在无云的情况下，由气象传感器或地球遥感卫星获取 的在0.

29、254pm太阳光谱的辐射。目前多用于处理可见、近红外的多角度数据。 本文采用6s模型获取大气校正参数，从而进行地表反射率的计算。6s模型中参数主要有9个部分组成：表2 6S模型参数输入要求Tab.2 Inputs requirements of 6S model参数要求几何参数卫星的接收时间（年、月、日）时间（时和分要换算成小时）以及经纬度等大气模式热带、中纬度夏李、中纬度冬李、近极地夏李、近极地冬季和美国62标准大气和自定义大气模式气溶胶模式无气溶胶模式、自定义气溶胶模式和提供的三种气溶胶模 式：大陆型，海洋型和乡村型气溶胶浓度在550nm处的光学厚度和气象能见度地向局度以千米为单位的地面海

30、拔高度（设为负值）探测器高度-1000代表卫星测量，0为地基观测探测器的光谱条件给出了常见卫星的光谱响应函数，也可选择自定义地表特性：给出了九种模式供选择，也可自定义函数表观反射率输入反射率或辐射亮度按照该参数要求输入黄石市2003年和2013年影像的具体参数，以2013年的图像为例，参数输入界面如图 7所示：湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文=i： E:6S6S_eKcuteable6S. EXE1 GEON in the0-7. isfeoin = 7TH CUiNDcRAT)：month = 2.63：xlon C longitLide of target) - 1152H

31、52Mint latitude of 39.31?3HTMOPHEKIC MODEL；idLatm = 2AEROSOL HODEL .iaer - 2AEROSOL rlODEL .u Cvisibiliti?) 16XFS is to eMprc5s. tIwt alt:itude nF taiget . xps -0,02XFF :i1s to ecpre5s. the sensor -aIti-tude. xpp = -1000ENTER THE SPEC!HAL CONDITIOHS：iiMVB C_1 t-u 34* 6eu inKndutiun； for il壮tajLln-27

32、CROUNRD REFLECTANCE CTVPEirihoraci CH=1 - flidlih4C： idirec = g. no directional eFfect id ire c = L 卜击注 direct ion %1 effect. 皿产日心SSi g-ru.n - R ru = 9HfiiPP i.9 -a parnriE te-r nllous tn act ua.te AtmusphjECt Ian rwd?.技狗拄音半。图7 6S模型参数示例Fig.7 The samples of 6S model parameters将处理结果分别输出，得到大气校正系数，如表 2所

33、示：表3 6S模型大气校正系数Tab.3 The atmospheric correction coefficient of 6S model时间波段xaxbxc2003 年30.003790.044120.0717940.005260.021020.045692013 年30.003660.043280.0717940.005080.020630.045693.2.2地表反射率的计算结果根据6s模型的大气校正公式(1)和公式(2),分别计算2003年和2013年波段 3、波段4的地表反射率。y = xa * N - xb(1)acr = y / 1. xc * y(2)其中，arc为大气校正

34、后的地表反射率，N为影像所测的辐射亮度(measured radiance), xa、xb、xc则分别为表3中所示的大气校正系数24。10湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文计算完成后输出的地表反射率影像如图8至图11所示:0 510 20 30 kl omelers0 510 怎 30.划口nwters图8 2003年波段3地表反射率影像Surface reflectance image of band3 in 2003图9 2003年波段4地表反射率影像Surface reflectance image of band4 in 20030 510 20 30福orn国卅s图10

35、 2013年波段3地表反射率影像Surface reflectance image ofband 3 in 2013图11 2013年波段4地表反射率影像Surface reflectance image ofband 4 in 2013.植被覆盖度计算及时空变化分析植被覆盖度计算遥感影像上的植被信息主要是通过植物的叶子和植被冠层的光谱特性和差异来反映的，根据植物的光谱特征对可见光波段和红外波段进行组合形成的植被 指数，是研究植被覆盖度的重要依据250对这两个波段的不同组合也是进行图 像增强的过程，通过这个过程可以得到各种植被指数。此方法不需要建立回归模型，并与植被覆盖度具有良好的相关关系，比

36、用单波段来探测绿色植被更具有灵敏性，已经被广泛应用于遥感影像的解译中，如土地利用变化监测、植被密度覆11湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文盖评价、森林和农作物的测定与预报等方面。归一化植被指数的计算归一化植被指数(NDVI )计算简便，对植被的响应能力高，检测范围广， 能有效的消除太阳高度角、大气辐射和地形阴影所带来的干扰，因此在植被覆盖 度的研究中得到广泛应用。本文选用归一化植被指数作为植被覆盖度研究的植被 指数。NDVI被定义为近红外波段与可见光红波段数值之差和之和的比值，计算 公式为：NDVI = (NIR R) / NIR R(3)其中，NIR为近红外波段4的反射率，R为

37、可见光红光波段3的反射率26 NDVI的取值区间为-1,1 o由公式(3)得到的2003年和2013年的NDVI影像如图12和图13所示：0 510 20 300 510 20 30 ilQrnet.ers图12 黄石市2003年NDVI影像NDVI image of Huangshi City in2003图13 黄石市2013年NDVI影像NDVI image of Huangshi City in2013因为影像受到传感器角度、大气辐射、临近地物、阴影等因素的影响，有少 部分区域计算后的NDVI值会出现位于取值区间外的情况，属于异常值，在进行 植被覆盖度的计算之前要采用赋值法进行处理，将

38、小于-1的NDVI值赋为-1,将大于1的值赋值为1。对异常值进行处理后结果如图14和图15所示：12湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文0 510 20 30 riometersN0 510 20 Y)i kilometers图14黄石市2003年NDVI影像(处理后)NDVI processed image ofHuangshi City in 2003图15黄石市2013年NDVI影像(处理后)NDVI processed image ofHuangshi City in 2013植被覆盖度计算相同的物质在对同一种波段的反射程度理论上是相同的。基于这一原理，我 们可以利用植被指

39、数和遥感技术检测范围大、受限制少、速度快的特点对土地利 用和植被覆盖情况进行准确而快捷的调查。像元二分模型27具有计算简便、结果可靠的优势，因此本文使用像元二分法来计算植被覆盖度。该模型的原理是：将一个像元所表示的信息R简化为由植被部分所表示的信息Rv和由土壤所表示的信息Rs之和：假设影像中一个像元的植被覆盖度为FVC,则FVC =(R -Ro” ) / (Reg 一 Rsoil)(5)根据像元二分模型的原理，FVC的计算公式又可表示为(6)NDVI - NDVIoilFVC里NDVVeg - NDVI。”其中，NDVI soil为无植被覆盖区域的 NDVI, NDVI veg则纯植被像元的N

40、DVI 值。由于缺乏实测数据，可以在一定的置信区间的NDVI max和NDVI min来代替NDVI soil和NDVI veg, 一般认为认为小于5%的为近似纯土壤覆盖区域，大于95%的 为全植被覆盖区域。因此NDVI min可以近似地取5%频率所对应的NDVI值，NDVI max13湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文近似地取95%频率所对应的NDVI值28。本文的NDVI max取值为0.7 , NDVI min取值 为0.05,代入公式（6）可计算植被覆盖度。根据植被覆盖度的计算公式，对黄石市2003年和2013年的植被覆盖度进行计算，得到这两个时期的植被覆盖度影像如图16

41、和图17所示：图16黄石市2003年植被覆盖度影像图17黄石市2013年植被覆盖度影像Vegetation coverage image of Huangshi City in 2003部分区域计算后的FVC值会出现大于Vegetation coverage image of Huangshi City in 20131和小于0的异常值，在进行植被覆盖度的统计之前要将小于0的FVC值赋为0,将大于1的值赋值为1。对异常值进行处理后得到影像如图18和图19所示:0 510 .20 30 同 omeTers0 510 20 30Ei ometers图18黄石市2003年植被覆盖度影像（处理后）Pr

42、ocessed vegetation coverage image of Huangshi City in 2003图19黄石市2013年植被覆盖度影像（处理后）Processed vegetation coverageimage of Huangshi City in 201314湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文黄石市植被覆盖度时空变化分析黄石市植被覆盖度等级划分本文参考了张丽等9关于淮河流域植被覆盖度的分级。结合研究区实际情况，将计算得到的植被覆盖度（FVC ）分为5级：低植被覆盖度（0FVC10%卜 较低植被覆盖度（10%&FVC30%卜 中度植被覆盖度（30% FVC

43、50%卜 较 高植被覆盖度（50% FVC 70% ）。表4植被覆盖度分级标准Tab.4 Hierarchical standards of vegetation coverage等级名称植被生长状况1极低覆盖度植被覆盖度小于10%强度沙漠化土地、裸岩、裸土2低覆盖度植被覆盖度10%30%中度沙漠化土地、地产草地、疏林3中覆盖度植被覆盖度30%50%中产草地、低郁闭林，强度侵蚀区、轻度沙漠化土地4中Wj覆蛊度植被覆盖度50%70%中图产草地、林地5高覆盖度植被覆盖度70%局原草地、林地X12003年和2013年的植被覆盖度影像进行分级，结果如图20和图21所示:图20 2003年植被覆盖度分级

44、示意图Fig.20 Hierarchical schematics of vegetation coverage in 2003图21 2013年植被覆盖度分级示意图Fig.21 Hierarchical schematics of vegetation coverage in 2013为了定量的分析黄石市植被覆盖度的时空变化特征，对2003年和2013年的分级植被覆盖度进行统计，得到各级最小值、最大值、平均值、面积及其变化情 况如表5和表6所示：表5 2003年、2013年分级FVC统计值15湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文Tab.5 Rating FVC statistic

45、s in2003 and 2013分级2003 年2013最小值最大值平均值最小值最大值平均值10.0835320.2738290.0490040.0274510.0823530.04990320.2903790.1009940.1902820.1001910.2895980.19231230.3009450.4848400.3880340.4841630.3002480.39096740.6808600.5024970.5863660.500760.6791710.59074750.9972760.7172730.8582290.7010820.9975020.835090表6 2003年、

46、2013年分级FVC面积统计及其变化Tab.5Statistics and changes of rating FVC area in 2003 and 2013分级2003 :2013面积百分比面积百分比面积百分比(km2)(%)(km2)(%)(km2)(%)11454.2331.891271.4927.88-182.74-4.012552.0612.10473.0710.36-78.99-1.743572.9012.56589.5112.9116.610.354594.7213.04707.2015.06112.482.0251386.9230.411540.8933.79153.973

47、.38黄石市植被覆盖度时间变化特征根据以上统计结果可知，黄石市2003年至2013年间，高覆盖度区面积增幅 明显。2003年高覆盖度区面积为1368.92平方千米，2013年为1540.89平方千米， 增加3.38%。其次为中高覆盖度，2003年中高覆盖度区面积为594.72平方千米， 2013年为707.20平方千米，增加2.02%。中覆盖度16.61平方千米，增幅不明显， 为0.35%。低覆盖度和极低覆盖度区面积有所减少，其中极低覆盖度区面积由 2003年的1454.23平方千米减为1271.49平方千米，面积减少4.01%。2003年至2013年，黄石市植被覆盖度出现上升趋势，极低覆盖和

48、低覆盖减 少5.75%,中覆盖度、中高覆盖度和高覆盖度区共增加5.75%,说明该部分面积由极低覆盖和低覆盖转移而来。以上数据表明黄石市2003年至2013年间，黄石 市植被覆盖整体增加，生态环境显著提升。黄石市植被覆盖度空间变化特征2003至2013年，黄石市低覆盖度和极低覆盖度部分面积有所减少，其中极 低覆盖度面积由2003年的1454.23平方千米减为1271.49平方千米，面积减少 4.01%,且平均植被覆盖度由0.049004增力口为0.049903除水体部分外，极低植 被覆盖和低植被覆盖区逐渐向城区人类活动密集区转移，但平均覆盖度增加，说明该区植被覆盖情况有所好转。16湖北师范学院城

49、市与环境学院2015届学士学位论文中覆盖度和中高覆盖度部分面积共增加了 129.09平方千米，增加部分主要 分布在长江沿岸、保安胡、大冶湖等湖泊周边地区、阳新县以及大冶市水库密集 区。中覆盖度和中高覆盖度平均值均有所增加， 说明黄石市中等植被覆盖发展趋 良好。高覆盖度区面积十年间增加了 153.97平方千米，较2003年增加了 3.38%, 增加部分主要分布在大冶市南部和阳新县。另外，高覆盖度平均值由0.858229降为了 0.835090,说明高覆盖度区植被覆盖质量有所下降。黄石市植被覆盖度变化原因分析黄石市城市总体规划（修编）（2001年）表明，黄石市今后的城市规划将 “结合黄石市山水相间

50、的自然环境特色，构筑由山脉、湖泊、农田组成的城市生态绿地体系，穿插于城市空间内部，成为各组团之间绿地，使城市空间与生态绿 地空间相互交融的布局形态” 29。因此，黄石市加大了绿化建设力度。截至2005 年，就已达到了创建国家园林城市必备的三项绿化指标300极低植被覆盖和低植被覆盖区逐渐向人类活动密集区转移，但平均覆盖度增加，表明黄石市城市绿地空间范围扩展，生态环境显著改善，这与黄石市城市规划，建设“国家级园林 城市”的政策密切相关。为了打造“国家级园林城市”，黄石市大力加强城市绿 化建设，扩建了一大批公共绿地景观以及重新规划增加建设了沿江绿色走廊等一 大批绿化工程，城区园林绿化面积大幅增加。充

51、分考虑了城市地形地势和经济建 设等自身条件，形成了自然与社会统一的和谐城市景观。2003年黄石市市区绿化面积2001公顷，到2013年已达到2802公顷31。城市绿化、湿地保护、风景 区保护等工作成效颇丰，植被覆盖总体上升明显。中覆盖度和中高覆盖度部分面积主要增加在分布在长江沿岸、保安胡、大冶湖等湖泊周边地区以及大冶市水库密集区。黄石市“十五”期间在沿江地区大力建设滨江景观走廊，平均宽度50m以上，长江大堤建设了防护林带，平均2030 米。湖泊和水库地区的环境建设，则以种植绿化带，建设生态护岸为主，形成了 良好的水域生态系统。在黄石市2000年1:10万土壤侵蚀遥感调查中，所辖 5区1市（大冶

52、市）1 县（阳新县）中，以阳新县水土流失情况较严重，其水土流失面积达1271.86km2, 占该县国土面积的45.75%,且中度以上水土流失面积就达 856.33km2 32。因此， 黄石市将阳新县水土保持综合治理作为黄石市水土保持重点项目， 积极营建森林17湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文保护区，面积约9000公顷。在保护区内，严格控制森林质量，坚持退耕还林和 封山育林的政策。2013年黄石市荒山、荒沙造林总面3568公顷，阳新县为2735 公顷，其中有2040公顷为防护林32。通过综合治理，减少了水土流失量和增加 了植被覆盖面积。沿江、沿湖和沿山体的绿化与水体和山体的绿化相

53、结合，控制居住区的分布规模，逐步提高了植被覆盖度。由图20和图21可以看出，阳新县 中高覆盖度和高覆盖度区面积显著增加，尤其以南部山区为主，表明黄石市近十年来生态环境建设成效明显。.总结与展望总结通过对黄石市2003年和2013年的植被覆盖度的计算、等级划分和时空变化 特征分析，可以得出以下结论：(1)黄石市低覆盖度和极低覆盖度区面积减少，中覆盖度和中局覆盖度和局 覆盖度区面积增加；(2)除高覆盖度平均值略有减少外，各分级覆盖度平均值均有不同程度增加；(3)黄石市植被覆盖演变趋势是由低覆盖度向高覆盖度转移。综合分析认为2003年至2013年黄石市植被覆盖度总体增加，生态环境整体 状况呈良性发展

54、。通过黄石市林业局、规划局和统计局的资料和数据来看， 黄石 市植被覆盖增加主要与黄石市大力建设园林城市的政策密切相关， 人为因素在黄 石市植被覆盖变化中起着主导作用。人类通过改变土地覆盖类型和土地利用方式来满足自身生存和发展的需要， 人的生存和发展离不开自然环境，而环境为人类所提供的物质基础是有限的，自然环境能够承受人类活动的平衡能力也是有限的。作为原材料工业基地和矿业城 市，黄石市市政建设和经济发展模式走过许多弯路，尤其水土流失主要以工矿建设开发破坏为主。随着人口密度的增加和城市化进程的加快，城市规模迅速扩张， 人们对城市居住和生活环境质量的要求越来越高，城市植被覆盖问题越来越受到 重视。城

55、市植被对于调整城市生态系统、保护物种多样性，美化城市景观、调剂 城市小气候和负面城市环境缓冲等方面具有重要意义。因此加大矿业周围环境的18湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文监测和改善，对植被保护和生态环境保护具有重要作用。 黄石市政府及时采取措 施，在开发利用矿产资源的同时，采用了科学的方法，通过遥感监测与实地考察， 深刻了解了黄石市植被覆盖现状和存在的问题， 制定了合理的城市规划和生态环 境保护治理的方案，改善了当地的生态环境，使植被覆盖状况呈良性发展。同时， 植被覆盖的增加，也可以缓解城市环境污染的负荷，分解和吸收有害环境的污染 物质，美化城市景观，降低噪声、提高居民生活舒适

56、度，也反过来使黄石市城市 生态环境质量大幅提高。展望随着遥感技术的不断发展，对于植被覆盖度的遥感监测方法将会不断改进， 其精度也会不断提高，将不同遥感数据的综合利用也会成为研究未来植被覆盖度 测量的新手段。各种数学模型和传感器技术的日益成熟使获得覆盖范围大、分辨率高、性能好的遥感影像变成现实。另外，不同卫星传感器综合应用于地面监测， 获取同一地区的不同遥感影像数据，优势互补，可以取得最佳监测效果。植被的生长、分布和变化状况能很大程度上反映城市环境变化，也是影响城 市生态环境、指示土地利用变化与水土流失的重要因子，对城市环境变化和监测 具有重要意义。随着城市化进程的加快，植被在城市生态效应中的作

57、用越来越大， 通过利用遥感方法来监测植被覆盖状况， 综合监测、研究、治理和保护植被城市 植被，将是今后生态学和城市规划等方面研究的热点问题之一。黄石市是一个山水相间、河湖众多的城市，其植被状况与城市生态环境密切 相关，不仅关系到地区可持续发展，也直接影响到人类的生存与发展，因此，做 好黄石市植被覆盖度的遥感监测， 做好环保规划，合理处理经济发展与生态保护 的关系，提高植被覆盖度，不仅非常必要，也有很好的现实意义。本文在进行黄石是植被覆盖度的遥感估算还存在很多不足。由于Landsat 7ETM+影像分辨率较低且存在条带问题，修复部分与实拍的误差是客观存在的； 由于缺乏实测数据，在进行植被覆盖度的

58、估算时使用的NDVI最大值和最小值为估计值，计算结果不可避免的会存在误差。19湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文.参考文献1李慧静.基于MODIS-NDVI的内蒙古植被变化遥感监测D.内蒙古师范大 学硕士学位论文，2008: 1.Gitelson A A, Kaufman Y J, Stark R, et al. Novel algorithms for remote estimation of vegetation fraction. Remote Sensing of Environment, 2002, 80(1): 7687.3郭钥.植被指数及其研究进展J.干旱气象,2003: 21(4).4李博.内蒙古自治区资源系列地图说明M.北京:科学出版社，1993: 1424.5徐冠华.三北防护林地区再生资源遥感的理论及其技术应用M.北京：中国林业出版社,1994:199