基于RS的定西市植被覆蓋格局變化研究

　　摘要：植被是生態(tài)系統(tǒng)中非常重要且不可或缺的一個環(huán)節(jié)，是地球表面覆蓋的重要組成部分， 更是反映地表植被狀況的一個非常重要的特征。本文以定西市為靶區(qū)，利用2000年、2006年的TM影像和定西市1：10萬地形圖，運(yùn)用RS和ArcGIS技術(shù)，對定西市植被覆蓋格局變化進(jìn)行研究。結(jié)果表明：2000-2006這六年間，定西市的較低植被覆蓋和低植被覆蓋在地理空間上發(fā)生明顯變化，植被覆蓋度總體呈上升趨勢，草地等植被覆蓋狀況良好，山地區(qū)域的植被進(jìn)化較為樂觀，森林區(qū)的植被覆蓋穩(wěn)步提升，本地區(qū)植被蓋度基本呈上升趨勢。

　　關(guān)鍵詞：RS 定西市 植被覆蓋格局

　　農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革論文發(fā)表指導(dǎo)

　　引言

　　隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技水平的提高，生態(tài)系統(tǒng)與人類活動的關(guān)系變得日益緊密，植被覆蓋是生態(tài)系統(tǒng)中最為敏感的其中一個因素，植被覆蓋度是表征地表植被的重要指標(biāo)，也是水土流失、土地沙漠化評價、分布式水文模型的重要輸入?yún)?shù) [1]。國外研究開始較早，Purevdorj[2]、SellersPJ[3]、AsrarGE[4]等國外學(xué)者運(yùn)用植被指數(shù)法、植被覆蓋度與光譜指數(shù)的相關(guān)分析法等方法結(jié)合地理技術(shù)，對國外植被覆蓋度的相關(guān)問題進(jìn)行了一系列研究。隨后，國內(nèi)學(xué)者運(yùn)用綜合技術(shù)，聯(lián)系經(jīng)濟(jì)學(xué)、物理學(xué)等領(lǐng)域的知識逐漸涉獵植被研究，李苗苗[1]等建立植被覆蓋度的評價模型，估算了密云水庫的植被覆蓋狀況;李成范等[5]運(yùn)用ArcGIS軟件，通過提取重慶市的歸一化植被指數(shù)(NDVI)，對該市的植被覆蓋度的變化進(jìn)行了研究。綜合來看，已有研究為植被覆蓋相關(guān)研究建立了較為完善的理論基礎(chǔ)和成熟的研究方法，但是，以往研究都集中于森林面積占比較大的區(qū)域或者沿海發(fā)達(dá)城市，定西市深居內(nèi)陸，海上運(yùn)輸濕氣難以到達(dá)，氣候惡劣，植被覆蓋面積較小。因此，揭示定西市植被覆蓋密度變化，對進(jìn)一步加強(qiáng)該市的生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)具有重要的現(xiàn)實意義。

　　當(dāng)前，隨著地理技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用遙感技術(shù)監(jiān)測是我國對地表植被覆蓋及景觀格局變化研究的主要手段之一。植被指數(shù)法基于實測數(shù)據(jù)和衛(wèi)星傳感器，因此，本文采用植被指數(shù)法建立研究模型，對定西市植被覆蓋進(jìn)行研究。本研究以2000年、2006年兩個不同時期的TM遙感影像圖為數(shù)據(jù)來源，借助已有模型，從而得到地表植被覆蓋度和地表植被覆蓋等級的變化圖，進(jìn)而對定西市在2000 -2006年地表植被覆蓋及景觀格局變化進(jìn)行相對應(yīng)的分析，企圖研究定西市2000-2006年地表植被覆蓋動態(tài)變化的過程，從植被覆蓋圖中，揭示其變化趨勢，以期為定西市的環(huán)境評價、植被規(guī)劃管理、景觀的設(shè)計和當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)部門研究提供科學(xué)的決策依據(jù)，并為解決定西市生態(tài)環(huán)境治理的困境提供參考。

　　1研究區(qū)域概況

　　定西市隸屬于甘肅省，地跨東經(jīng)103°52′-105°13′，北緯34°26′-35°35′，被譽(yù)為“蘭州的東大門”，是我國東、南部通往西、北部的重要節(jié)點城市之一，擁有得天獨厚的區(qū)位優(yōu)勢和豐富的資源。東邊和平?jīng)鍪小⑻焖邢噜?西邊與臨夏州、甘南州相鄰;南邊毗鄰隴南市;北與蘭州市、白銀市接壤。定西市屬于黃土高原丘陵溝壑區(qū)，地勢呈西南-東北走向，定西市盤踞甘肅南部高原、隴南山地、黃土高原的交匯地帶。定西市的氣候類型屬于半濕潤半干旱區(qū)，干旱少雨[6]。圖1為研究區(qū)概況圖。

　　2數(shù)據(jù)源與研究方法

　　2.1數(shù)據(jù)來源

　　本文的數(shù)據(jù)主要有2000年7月、2006年7月的 TM 影像數(shù)據(jù)和定西市1/100000地形圖，其它數(shù)據(jù)均來源于定西市2001-2007年統(tǒng)計年鑒、定西市2000-2006年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。研究中用到的軟件主要有遙感圖像處理軟件ErdasImagine8.4和ArcGIS10.2等。

　　2.2數(shù)據(jù)處理

　　2.2.1波段合成

　　我們將2000年7月、2006年7月的 TM 影像數(shù)據(jù)利用Erdas軟件圖像處理功能對定西市6年的TM圖像進(jìn)行波段合成，借助Erdas軟件，把單波段的遙感影像合成多波段的彩色圖像。借鑒已有的研究成果，TM影像的7、4、3波段分別表示紅、綠、藍(lán)色合成假彩色圖像。TM影像的優(yōu)點是兼容中紅外、近紅外和可見光波段信息，此外，圖面色彩也較豐富，具有良好的層次感，具有極為豐富的地表環(huán)境信息，而且清晰度高，干擾信息少[7]。故本次研究融合7、4、3波段來到達(dá)提高準(zhǔn)確度，降低誤差的目的。

　　2.2.2幾何校正

　　首先，對單波段TM遙感影像處理為多波段彩色圖像，然后，對圖形進(jìn)行幾何校正。幾何校正需要注意準(zhǔn)確的選取圖中的關(guān)鍵點，并且要選取具有十分強(qiáng)烈的代表性質(zhì)的地點作為參照，選點校正時需要認(rèn)真仔細(xì)，微小的差錯就會導(dǎo)致最后結(jié)果誤差的變大，所以在進(jìn)行稽核校正時應(yīng)該保持耐心與細(xì)心[8]。

　　2.2.3圖像的裁剪

　　在幾何校正完成之后，接下來進(jìn)行圖像的裁剪，由于本人找到了定西市帶有行政邊界線的高清遙感影像圖，所以在該圖進(jìn)行校正后直接利用erdas中的Erdas軟件的圖像處理功能對TM圖像進(jìn)行波段合成，把單波段遙感影像合成為多波段的彩色圖像AOI功能裁剪出了邊界線，然后將兩張不同年份的定西市TM影像圖導(dǎo)入新建的view中并添加已完成的邊界線進(jìn)行二次裁剪，大大提高了效率以及對圖像裁剪的精確度(利用ArcGIS裁剪后的圖像易出現(xiàn)分辨率降低等導(dǎo)致誤差變大的影像)[9]。完成遙感影像裁剪之后，建立NDVI計算模型是通過Erdas軟件中的Modeler工具來完成的，最后，借助模型計算植被歸一化指數(shù)。

　　2.3歸一化植被指數(shù)(NDVI)的計算

　　歸一化植被指數(shù)(the Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)，在NDVI= (NIR-R)/(NIR+R)中，影像近紅外波段的反射率通過NIR 值表示，影像紅波段的反射率通過R表示。越是成長繁茂的植物，它的紅光反射值與紅外反射率成正比，若紅光的反射值越小，紅外反射值則越大，因此其比值就會越大[10]。長期以來，NDVI作為RS估算植被覆蓋研究的植被指數(shù)，植被變化情況也采用NDVI來監(jiān)測 [11]。NDVI的計算結(jié)果，其數(shù)值分布于0-1之間，簡而言之，NDVI的值越高，說明該地區(qū)植被覆蓋狀況越好。