基于遥感影像研究商洛市植被变化

1、基于遥感影像研究商洛市植被变化摘 要：本文以商洛市两期3景Landsat影像为数据源，利用Arc GIS10. 2计算归一化差值植被指数，采用差值法 对商洛市及其各县20072017年植被覆盖度进行研究，并分析植被变化的原因。结果表明：2007年商洛市植被 覆盖以低植被覆盖为主，所占面积为5122. 65km2，所占比例为26% ; 2017年植被覆盖以中高植被覆盖为主，所 占面积为10945.37km2，所占比例为55.14% ; 20002017年商洛市植被退化面积比改善面积少4408. 50km2，所 占比例为22.21%，植被整体趋于改善；20002017年商洛市各县植被覆盖呈明显的地

2、域分异特征，商南县改善 面积达1829. 67km2，植被覆盖情况良好，柞水县退化面积达1080. 19km2，植被退化严重，其余各县情况稳定。 关键词：Landsat; NDVI;植被覆盖度；商洛市由于技术限制，早期国外学者在研究植被时多采 用简单测量。Dymond等采取地面点采样法估算了植 被覆盖度E；随着遥感技术的发展，大区域监测植被 变化也逐渐衍生出新的方法；Purevdor等认为，大区 域监测植被变化的方法包括混合模型法、覆盖度-辐 射关系模型、植被指数法21国内学者对各个省植被覆盖度进行了时空变化研 究。杨静雅等以GIS为平台，通过差值法计算新疆和 静县4个不同时期植被覆盖度，并分

3、析其变化特 征；陈楠等建立像元二分模型研究新疆开都河流域 植被覆盖度时空变化41；刘玉安等选取差值法分析淮 河上游流域植被覆盖度的变化规律回；王永锋等、喻 素芳等以NDVI为基础，研究NDVI随时间的变化趋 势，进而研究广西植被变化规律671 -陕西省植被变化已经有学者做过相关方面的研 究。李登科等以归一化差值植被指数分析陕西省植被 状况，这种方法精度较高国；崔晓临等以陕西省 20002009年Landsat影像为数据源计算NDVI，通过 差值法获得NDVI变化趋势，分析了陕西省植被覆盖 时空变化特征91 ；前人对于陕西省的植被覆盖度分析 指标多为归一化差值植被指数，很少有学者选择植被 覆盖度

4、作为衡量陕西省植被情况的指标。前人对陕西省各地级市的植被变化也进行了一定 程度的研究。贾宝全等以NDVI为基础，分析西安市 19952009年植被变化101；沈关东等通过渭南市 20072013年的NDVI变化趋势，研究该市植被变 化111；翟雅倩等以归一化植被指数和像元二分模型 法为基础，研究20002014年宝鸡市植被覆盖变化 规律121 -对于商洛市的植被覆盖度研究，目前还没有学者 进行研究，因此，本文以遥感影像为数据源，分析商 洛市20072017年植被时空变化并为商洛市生态环 境发展提供依据。1研究区概况商洛市地处陕西省东南部，经纬度位置为E108。 3420 111。25”, N3

5、3O230 34。24,40”,辖区内包括 商州区、丹凤县、洛南县、山阳县、商南县、镇安县、 柞水县。商洛市地形具有一定的特点，呈现西高东低 的规律，秦岭横跨其北部。植被沿山脉、山谷分布, 覆盖率高。境内分布8个自然保护区，4个森林公园， 总面积高达882. 96km2，占商洛市国土总面积4. 45% -图1商洛市行政区划图2数据与方法2.1数据来源2.1.1遥感影像数据在地理空间数据云(http: /www. gscloud. cn/) 平台下载20072017年商洛市6 8月份且影像云量 覆盖在5%以下的两期3景影像数据。其中2007年影 像数据来自于Landsat4 -5卫星，2017年

6、影像数据来 自于Landsat8卫星。2.1.2矢量数据在Arc Map10. 2中矢量化全国县界行政边界图， 得到商洛市行政边界图。2.2研究方法与过程2. 2. 1遥感影像预处理在ENVI5. 1中对商洛市2000年和2017年的3景 遥感影像进行拼接，在Arc GIS 10.2中参考商洛市 2007年遥感影像，几何校正2017年遥感影像，然后 利用裁剪工具裁剪遥感影像，以商洛市行政边界为范 围，得到商洛市遥感影像。2. 2. 2计算植被覆盖指数和植被覆盖度归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)，是衡量植被生长情况是否良好的

7、标 志。计算归一化植被指数的公式：NDVI = ( NIR - 8) /( NIR + 8)式中，NIR为近红外波段的反射值；R为红光波 段的反射值。植被覆盖度(Fractional Vegetation Coverage， FVC)是衡量某区域植被覆盖是否良好的指标101。计 算植被覆盖度的公式:FVC i ( NDVI- NDD /( NDV. - NDVIm；) 112. 2.3植被覆盖度的分级参考杨胜天、苏伟对某区域植被覆盖度的分级方 法，利用Arc GIS10. 2计算商洛市植被覆盖指数和植 被覆盖度，将植被覆盖度分为5类皿商。表1植被覆盖度分类表植被覆盖度值/%0-2525 -40

8、40-6060 -7575 - 100类别低覆中低中覆中高高覆盖度覆盖度盖度覆盖度盖度2. 2. 4 植被覆盖度变化分类为了更好地描述商洛市植被覆盖度时空变化情 况，利用Arc GIS10. 2对商洛市植被覆盖度进行动态 变化分类，分为退化、稳定、改善以及明显改善4个表2类型动态变化分类差值$ -0.500. 5&1类型退化稳定改善改善3结果与分析3.1商洛市植被覆盖度分析图2商洛市植被覆盖度分布图从图1和图2a可以看出，2007年商洛市植被覆 盖度以低植被覆盖度和高植被覆盖度为主。其中，低 植被覆盖度所占面积为5122. 65km2，所占比例为 26% ;高植被覆盖度所占面积为5047. 1

9、2km2，所占比 例为25.23% ;中低植被覆盖度所占面积为 2642. 24km2，所占比例为13.31%;中植被覆盖度所 占面积为3811.79km2，所占比例为19.20%;中高植 被覆盖度所占面积为3227. 19km2，所占比例为 16. 26%。从图1和图2可以看出，2017年商洛市植 被覆盖度以中高植被覆盖度为主，其中，中高植被覆 盖度所占面积为10945.37km2，所占比例为55. 14%; 中植被覆盖度所占面积为5864. 94km2，所占比例为 29.54%;高植被覆盖度所占面积为2079. 23km2，所 占比例为10. 47%；低植被覆盖度所占面积为 361.13k

10、m2，所占比例为1.82% ;中低植被覆盖度所 占面积为600. 33km2,所占比例为3.03%。与2007年 商洛市植被覆盖度情况相对比，2017年商洛市低植被 覆盖度、中低植被覆盖度和高植被覆盖度所占面积比 例分别减少了 24.18%、10.28%、14. 76%，中植被 覆盖度和中高植被覆盖度所占面积比例分别增加了 10. 34%、38. 88%，2007%2017年期间商洛市植被覆 盖度由以低植被覆盖度和高植被覆盖度为主转变为以 中植被覆盖度和中高植被覆盖度为主，中植被覆盖和 中高植被覆盖面积在增加，低植被覆盖、中低植被覆 盖和高植被覆盖面积在减少。这些数据充分说明了商 洛市的植被覆

11、盖度结构在逐步完善，植被在朝着越来 越好的方向发展。从图1和图2a可以看出，2007年商洛市低植被 覆盖度集中分布于西部地区，包括商南县、丹凤县和 山阳县；高植被覆盖多分布于北部和中部边缘地区， 包括丹凤县、洛南县和柞水县；中植被覆盖度均匀分 布于各县。从图1和图2可以看出，2017年商洛市 中高植被覆盖度分布呈现范围广、面积大的特点，大 致集中于商南县、山阳县、丹凤县以及柞水县区域， 在镇安县、商州市以及洛南县呈现边缘分布，其中心 区域为中低植被覆盖度和中植被覆盖度丹凤县、商 州县以及柞水县中心零星分布低植被覆盖度。高植被 覆盖分布于柞水县、商州市洛南县边缘，分布面积 少。商南县、山阳县、丹

12、凤县以及柞水县中植被覆盖 和中高植被覆盖面积明显增加，镇安县中高植被覆盖 面积有微小增加，商洛市7个县低植被覆盖度面积明 显减少。这可能与商洛市退耕还林、植树造林政策有 密切关系。随着国家退耕还林、植树造林政策的颁 布，商洛市政府积极响应，使得商洛市各县低植被覆 盖度面积减少，中高植被覆盖度面积增加3.2商洛市植被覆盖度变化分析图3商洛市植被覆盖度变化趋势图从图1和图3可以看出，20072017年商洛市植 被退化面积为4998.97km2,所占比例为25.18%;稳 定面积为5444. 56km2，所占比例为27.43%;改善面 积为5056. 68km2，所占比例为25.47%;明显改善面

13、积为4350. 79km2，所占比例为21.92%。商洛市植被 退化面积比改善面积少4408. 50km2，所占比例为 22.21%，这足以说明商洛市植被整体情况在趋于改 善商洛市植被覆盖度变化空间分布不均匀，整个区 域植被基本呈现改善趋势。镇安县、商南县、商州市 以及洛南县呈现植被明显改善的趋势，究其原因，降 雨量的增加，为植被的生长提供了充分的水源和良好 的生存环境，导致了植被覆盖面积的增加；商洛市政 府在护林方面加大了投入力度，与此同时，退耕还林 政策的有效实施一定程度上还原了部分之前被破坏的 植被商洛市的中心地区植被覆盖的变化呈现稳定趋 势。经分析主要源于3个方面：自然原因，中心地区

14、较其它地区的气候条件稳定，土壤性能稳定，营养物 质循环流动，植被的生存环境稳定良好导致2007% 2017年的植被呈现稳定的状态；人为原因，由于此地 区属于中心商务区，经济较边缘地区发达，部分植被 有专业的园林人士定期进行打理，这就造成了商洛市 植被较为稳定的情况；商洛市辖区内分布大量的自然 保护区和森林公园，自然保护区和森林公园内植被种 类丰富，良好的生存环境使得该区域植被覆盖较其它 地方更为稳定。3.3商洛市各县植被覆盖度变化分析从图1和图3可以看出，商洛市各县植被变化并 不是完全相同的，呈现明显的地域差异，各县植被改 善与退化情况互不相同，商南县改善面积达 1829. 67km2，植被覆

15、盖情况良好，柞水县退化面积达 1080. 19km2，植被退化严重，其余各县情况稳定。2007%2017年商洛市丹凤县植被退化面积为 652. 4237km2，所占比例为26. 76% ;植被稳定面积为 555. 4659km2，所占比例为22. 78% ;植被改善面积为 593. 1922km2，所占比例为24. 33% ;植被明显改善面 积为636.9182km2，所占比例为26. 12%。与2007年 相比，商洛市丹凤县植被退化面积比改善面积少 577. 6867km2，所占比例为23. 69%，这说明丹凤县植 被整体情况在趋于改善丹凤县北部趋于稳定，中部 有类似条带状区域大面积明显改善

16、，南部地区也在整 体改善，有少量退化区域，这是因为凤冠山自然景 区、商山森林公园、陕西江武关河省级自然保护区位 于丹凤县中南部，政府出台政策大力保护自然景区， 使得丹凤县植被整体情况在趋于改善2007%2017年商洛市洛南县植被退化面积为 992.41km2,所占比例为35.07%；植被稳定面积为 973. 95km2,所占比例为34.42%；植被改善面积为 646.32km2,所占比例为22.84%；植被明显改善面积 为217. 32km2,所占比例为7.68%。与2007年相比， 商洛市洛南县植被退化面积比改善面积多128. 77km2, 所占比例为4.55%，这说明洛南县植被整体情况在趋

17、 于退化。洛南县北部植被退化情况严重，呈现条带 状，南部也出现少部分植被退化区域，这是由于洛南 县工业经济的发展，大量占用土地，大批工厂的建 立，导致植被出现退化。中南部大面积区域趋于稳 定，有小面积区域出现改善和明显改善的情况，植被 改善区域大致位于秦岭观华山景区，景区内森林覆盖 率高达95%以上，植被覆盖情况稳定且良好。20072017年商洛市商南县植被退化面积为 191.30km2，所占比例为8. 29%;植被稳定面积为 286. 03km2，所占比例为12. 40% ;植被改善面积为 672.41km2，所占比例为29. 15% ;植被明显改善面积 为1157.26km2，所占比例为5

18、0. 16%。与2007年相 比，商洛市洛南县植被改善面积比退化面积多 128. 77km2，所占比例为4. 55%，这说明洛南县植被 整体情况在趋于退化商南县植被出现大面积明显改 善，这是由于金丝大峡谷国家森林公园分布于商南县 中南部，森林公园内植被种类丰富。商南县西北部分 布玉皇尖森林公园，原始森林面积4980hm2，公园内 有各类植物1669种，资源丰富。这也正是商南县西 北部和东南部出现改善的重要原因。商南县西部和北 部地区比较稳定，北部边缘“三角”区域退化，是由 于此区域经济发展迅速，大量工厂的建立，在经济走 上坡路的同时不能为植被提供良好的生存环境。20072017年商洛市山阳县植

19、被退化面积为 731.23km2，所占比例为20.81% ;植被稳定面积为 858.73km2，所占比例为24. 44% ;植被改善面积为 925. 58km2，所占比例为26. 34% ;植被明显改善面积 为998.46km2，所占比例为28.41%。与2007年相比， 商洛市山阳县植被改善面积比退化面积多 1192. 81km2，所占比例为33.94%,这说明山阳县植 被整体情况在趋于改善。山阳县植被覆盖整体情况良 好，改善和明显改善区域远远大于退化区域，植被改 善区域位于天竺山省级自然保护区，位于天竺山林场 的天竺山国家森林公园，面积1058km2，森林覆盖率 高达88%，山阳县由于天竺

20、山自然保护区的存在，植 被覆盖情况良好20072017年商洛市商州区植被退化面积为 583.23km2，所占比例为21.83% ;植被稳定面积为 810.56km2，所占比例为30.34%；植被改善面积为 630.11km2，所占比例为23.58%;植被明显改善面积 为648.10km2，所占比例为24. 26%。与2007年相比， 商洛市商州区植被改善面积比退化面积多694. 98km2， 所占比例为26. 01%，这说明商州区植被整体情况在 趋于改善。商州区西部边缘地区呈现退化现象，大部 分区域植被覆盖稳定，中部地区植被明显改善，商州 区政府为推进循环经济建设出台了环保政策，近几年 此政策

21、的大力实施使得商州区环境改善，植被覆盖明 显改善20072017年商洛市柞水县植被退化面积为 1080. 19km2，所占比例为46. 52% ;植被稳定面积为 621. 34km2，所占比例为26. 76%;植被改善面积为 377.14km2，所占比例为16.24%;植被明显改善面积 为243. 33km2，所占比例为10. 48%。与2007年相比， 商洛市柞水县植被退化面积比改善面积多459. 72km2， 所占比例为19.8%，这说明柞水县植被整体情况趋于 退化柞水县中西部植被退化严重，东部地区呈现明 显改善。近年来，随着柞水县人口的增长，环境所承 载的人口压力越来越大，而柞水县的山岭地形，使得 人口多集中于地势相对较低的中西部，进而人类的生 产活动导致了植被的退化。东部地区植被明显改善是 由于牛背梁国家森林公园、牛背梁国家级自然保护区 的存在，境内茂密的原始森林有助于植被的培育和生 长20072017年商