基于NDVI对长乐市植被现状的分析

福建师范大学 地理科学学院 许慧琼 杨文龙

基于NDVI对长乐市植被现状的分析

福建师范大学 地理科学学院 许慧琼 杨文龙

一、长乐市概况

长乐市位于福建省东部沿海、闽江口南岸，东濒台湾海峡，西与闽侯县毗邻，南与福清市相连，北与马尾区隔江相望。该市地理坐标为北纬 25°40′～26°04′，东经 119°24′～119°59′，陆地总面积658 km2，其中耕地面积321 km2。长乐市属于准半岛，地貌为低山丘陵，山丘呈“丁”字形分布于中部和南部,水域(含界内闽江)面积50.67 km2，海域面积约1 000 km2，江海岸线长130 km。长乐市气候暖热湿润，属南亚热带海洋性季风气候，植被类型属亚热带季雨林。年平均气温19.3 ℃，年实际日照时数1 837.6 h，无霜期333 d。年降水量1 382.3 mm，5－6月份降水量占年降水量的24% ～ 34%，7－9月份降水量占年降水量的29% ～ 42%。

二、植被实验数据及处理

1．植被实验数据来源，运用Sport遥感图像数据,数据格式为TIFF。2008年,长乐市分别采用SPOT–5（2.5 m）分辨率全色和SPOT–5（10 m）分辨率多光谱数据为遥感数据源生成TIFF图像。这两幅影像的成像时间基本一致，在分析变化时具有可比性。数据经过辐射校正、几何粗校正、大气订正等处理，增强了其对植被的敏感度，减少了外部干扰因素。

2．植被实验数据处理。处理步骤如下：

（1）在分辨率为10 m的影像上，进行（band3*3+band1）/4的波段运算，得到接近蓝色波段的波动值。并将其与2，3波段融合，显示出接近真彩色波段的影像，有利于目视解译。

（2）将分辨率为2.5 m的影像中的波段与分辨率为10 m的彩色影像进行brovey变化，使植被区中同一类型地物内部平滑、边界突出，有助于画图。

（3）通过比较几种图像的增强效果，选定用经过线性拉伸2%的增强处理后的影像，并进行锐化。

（4）通过比值变换和对比度变换来消除山体阴影。

（5）对比长乐市行政图对边界进行裁剪。处理后的长乐市植被分布如图1所示。

图1 长乐市植被分布

三、土地利用类型及判读标志

1.土地利用类型划分。按照欧洲土地分类系统，结合研究区特殊的低山丘陵地貌，可将研究区土地利用类型分为6类，分别是人工地面、建设用地、森林及半自然区域、农用地、湿地和水域。本文，笔者选取森林及半自然区域作为研究对象。其中，森林及半自然的区域的二级分类还包括森林和灌丛及草本植被区。

2.遥感影像预判。可以利用遥感影像预判对森林及半自然区域进行用地判读标志。直接判读标志是指能够直接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征，包括遥感影像上的色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图形等。解译者利用直接解译标志可以直观识别遥感图像上的目标地物。森林及半自然区域用地判读标志如下：

（1）形状。森林及草地在遥感影像上常呈块状分布且形状不规则，边界常呈波浪线条，多分布在山地及丘陵周围。

（2）色调和色彩。色调和色彩是地物波谱在图像片的表现。采用不同波段融合的图像，其色调反映的意义是不同的。本文，笔者所选用的波段融合后的森林及草地在影像上呈绿色。密集区域的颜色纯正，密度稀疏区域的颜色较浅。

（3）位置。森林及草地多分布在山地或者丘陵地带。市区以及海边也偶见分布。

四、研究方法及结果

1.研究方法。

（1）NDVI的概念。归一化植被指数（NDVI）是近红外波段NIR与可见光红波段RED数值之差与这两个波段数值之和的比值，即NDVI＝（NIR－RED）／（NIR＋RED）。

（2）NDVI值。NDVI是植物生长状态及植被空间分布密度的最佳指示因子，可在很大程度上消除地形和大气的干扰，与植物分布密度呈线性相关。NDVI值为－1 ～ 1，负值表示地面覆盖为云、水、雪等，对可见光高反射；0表示有岩石或裸土等，NIR和RED近似相等；正值表示地表有植被覆盖，且数值随覆盖度增大而增大。

（3）根据NDVI值反映长乐市植被的覆盖度。根据NDVI指数数值对长乐市覆盖度进行等级划分，分析长乐市的植被分布状况。对分辨率为10 m的波段进行NDVI变换，生成NDVI图。NDVI值越大，所呈现出来的颜色越浅。NDVI变换后长乐市植被分布如图2所示。

图2 NDVI变换后长乐市植被分布

2．研究结果。

（1）长乐市植被指数的相关数据。NDVI的取值为-1 ～ 1，在图2中最大值为0.640 449，最小值为－0.711 538，平均值为-0.118 260。根据不同数值植被覆盖区的情况，可以对植被覆盖最好的区域和植被覆盖最差区域的NDVI值进行比较，将NDVI图像等密度分割划分出等级。长乐市植被分布NDVI图像等级如图3所示。

图3 NDVI图像等级

根据NDVI图像等密度划分原则，又可以将图像上的植被情况分为4级。其植被分布等级情况见表1。

表1 长乐市植被等级情况

根据谷歌地图、NDVI处理及实地考察所得的数据可知，目视解译得到森林及半自然用地的二级分类。将行政区图层转化成兴趣区突出森林及半自然用地，可以更直观地看出长乐市区的森林及半自然用地分布情况。

（2）长乐市植被分布中存在的问题。虽然长乐市的植被覆盖度为良，植被覆盖度较高，但其中也存在一些问题。长乐市植被分布等密度分布情况如图4所示，目视解译所得的森林及半自然区域二级分类情况如图5所示。

图4 长乐市植被等密度分布情况

图5 长乐市森林及半自然区域二级分类情况

将图4，图5进行比较可知，长乐市的植被分布存在以下几个问题。

一是植被分布不均匀，较为集中。长乐市的大部分植被集中分布在西部，呈带状分布。这与长乐市山地丘陵多集中在西部，并且山地呈北东西南走向有关。

二是长乐市区的植被覆盖率较低。市区内多为草地植被，人工林和生态林较为缺乏。

三是沿海防护林系统不够完善。沿海防护林较少、结构不够合理，防护林系统不完善。为此，要加强沿海地区的防护林建设，保障生态安全和人们的生命财产安全。

五、加强长乐市森林及半自然用地利用的措施

1.提高植被覆盖率。通过退耕、退果、退养还林等措施，有效提升防护林的功能；可以利用废杂地、闲置地建设乡村公园；在河道水系种植多种树种，扩大绿色领地，不断提高森林覆盖率。

2.加强市内林业公园的建设。这样，不仅可以增加城市绿化面积，给市民提供适宜的生活环境，而且对长乐市的生态旅游经济也有一定的促进作用。

3.加强监管力度。在沿海基干林带的建设过程中，基干林带内的各类非法养殖场、采砂场是影响建设的主要问题。为此，今后要明确沿海基干林带的范围，进行合理规划；配置专职护林员，强化管护力度；对于污染和损害沿海防护林的事故，一定要予以严肃处理。

4.加强沿海防护林的建设。沿海防护林具有削弱风速、减小地表温度日较差、减轻“海煞”危害、防蚀效应和抗台风的防护效益等功能。因此，加强沿海防护林建设势在必行。

六、结论

综上，长乐市要依托当地自然植被的资源优势，建立以森林植被为主体的生态体系，充分发挥森林的生态、经济和社会功能，保障经济社会的可持续发展，建设人与自然和谐相处的生态区。笔者认为，加快造林绿化是提高长乐市森林覆盖率的基础措施，是拓展环境承载空间的有效途径，是打造宜居环境的根本举措，也是经济建设的重要组成部分。