基于TM卫星影像数据的北京市植被变化及其原因分析

2013-12-16贾宝全

生态学报 2013年5期

贾宝全

(1.中国林业科学研究院林业研究所，北京 100091;2.国家林业局林木培育重点实验室，北京 100091;3.国家林业局城市林业研究中心，北京 100091)

植被在陆地表面的能量交换、生物地球化学循环和水文循环过程中扮演着重要角色，作为全球生态系统和气候系统的重要组成部分，植被覆盖变化的研究是全球变化研究的重要内容之一［1-2］。研究表明，归一化植被指数(简称NDVI)与植被的分布密度呈线性相关，是指示大尺度植被覆盖的良好指标。NDVI以其卓越的植被信息表达能力以及数据提取和处理过程中较强的抗干扰能力，而成为了区域植被变化研究的主要数量工具［3-6］。植被盖度是最能反映地表植被分布特征的定量指标，是景观生态、气候变化和水土流失等多种地表过程研究的关键参数［7］。获取地表植被覆盖现状及其变化信息，对于揭示地表空间分异规律、探讨变化的驱动因子，分析评价区域生态环境质量具有重要的现实意义［8］。城市化是目前环境变化的最大驱动因素，城市用地的变化速率超过了任何其它一种土地利用类型［9］。城市植被作为城市生态系统的重要组分，对于城市化过程中生态环境的变化具有重要的指示意义。北京是国际化的大都市，也是我国的政治文化中心，环境质量的好坏直接关系到这个城市的国际形象与居民生活，建设环境友好型生态宜居城市一直是其重要的努力方向和目标。2010年年底，全市城镇常住人口已经达到了2200万;城市建成区面积由解放初的109 km2，增加到了2010年的1350 km2。城市化的大发展，出现了以城市化为主要特征的大规模的土地利用变化，具有新中国城市化进程的典型特征，同时也给生态环境带来了前所未有的压力。因此，深入探讨北京市域植被的空间变化特点，分析其变化的原因，对于掌握目前的生态现状、明确今后生态建设中的重点区域，以更科学合理地指导今后的生态环境建设，具有极其重要的理论和实践意义。

1 研究材料与研究方法

1.2 研究材料

研究采用30 m分辨率的Landsat TM卫星影像数据，轨道号分别为123/33、123/34，这两景影像覆盖了北京市域范围内98.2%的面积，因此，缺少部分对整个区域的变化趋势的影响可以忽略。在具体时间选择上，由于卫星影像受天气变化的影响较大，要找时间间隔合适、与植被发育节律相配、又尽可能无云的影像非常困难。同时在做植被遥感的定量分析时，还需要考虑植被的年内生长情况。对于北方地区而言，9月份因为植物生长量差不多达到了年内的最大，同时气温还未影响到植物的叶色等，因此这一时期应该是利用NDVI指数进行植被变化分析的最佳月份。根据中国科学院遥感卫星地面站的存档数据查询，在时间上符合目标需求的Landsat TM卫星影像只有1987年9月26日和2009年9月22日的卫星影像。在利用ERDAS 2011软件对影像进行了几何校正、辐射校正和大气校正后，再分别利用其第3和第4波段数据，开展相关的研究工作。

1.2 研究方法

1.2.1 植被盖度的计算与分级

目前获取区域植被覆盖度信息的方法，主要包括传统的地表实测法与现代的遥感估算法两种［10］。随着遥感技术手段的不断进步，目前越来越多的研究者倾向于通过遥感手段，利用归一化植被指数(NDVI)来进行植被盖度的估算工作。计算公式为:

式中，fc为植被盖度，NDVI为1987、2009年某像元NDVI的实际值;NDVIveg、NDVIsoil分别为研究区域纯植被覆盖像元和全裸土壤覆盖像元的NDVI值。对于大多数裸土地表而言，NDVIsoil理论上应该接近于0，并且是不容易变化的，但由于受众多因素的影响，NDVIsoil会随着空间而变化，其取值范围一般在－0.1—0.2之间［11-12］。同时，由于植被覆盖类型随土地利用类型而变化，对于某一土地利用类型而言，因其植被类型近似，故NDVIveg值也近似。因此，在实际应用公式(1)的过程中，土地利用图和土壤图常常是计算NDVIveg和NDVIsoil的基础。在本次计算过程中，对于NDVIsoil值的提取，利用了北京市1∶10万的土壤类型图，以其中的裸土土壤图斑的平均NDVI值作为NDVIsoil的值，通过GIS统计计算，1987年和2009年的NDVIsoil值分别为0.124925和0.190203。由于卫星影像的获取时间在9月底，此时植被生长差不多已经达到了年生长量的最大值，NDVI也有一定的饱和现象，加之在实际研究工作当中，也有采用研究区域NDVI的最大和最低值来取代NDVIveg、NDVIsoil值的实例［13］，所以取区域两个年份的NDVI最大值1作为NDVIveg的值。根据相关的研究结果，计算出的植被盖度共划分为5 级，分级标准按照 fc＜0.2、0.2≤fc＜0.4、0.4≤fc＜0.6、0.6≤fc＜0.8 和 fc≥0.8，分别被命名为极低覆盖度、低覆盖度、中覆盖度、高覆盖度和极高覆盖度［14］。

1.2.2 NDVI差值指数

植被差值指数是利用2009年和1987年北京市两期NDVI的GIS图件，通过差值计算而得到［15］，即:

其中，ΔNDVI为植被差值指数，NDVI2009和NDVI1987分别为2009年和1987年北京市NDVI图上的像元值，△NDVI的取值范围为［－2，2］。有关研究指出，当 NDVI值大于0.1时，其代表的像元才是植被像元［13，16］，故这里的NDVI2009和NDVI1987分别为该年度NDVI值大于0.1的区域的NDVI值。植被差值分级结果为:1为严重退化(－2≤ΔNDVI≤ －0.15)，2 为中度退化(－0.15＜ΔNDVI≤ －0.05)、3 为轻微退化(－0.05 ＜ΔNDVI≤0)、4 为轻微改善(0 ＜ΔNDVI≤0.05)、5 为中度改善(0.05 ＜ΔNDVI≤0.15)、6 为极度改善(0.15 ＜ΔNDVI≤2)。

1.2.3 研究尺度的选择

为了更深入地了解北京市植被变化的区域差异，同时也是为了更好地针对目前存在的问题，为以后的生态建设、环境管理提出针对性的措施，根据北京市地貌分异特点、人类活动强度以及城市空间扩展特点等，将整个北京市域划分为太行山区、燕山山区、延庆盆地、六环以北平原、六环以南平原、五至六环间和五环以内等7个区域单元。

1.2.4 统计数据

统计数据是进行过程分析与驱动力分析最重要的数据来源，本次研究中，利用的统计数据主要是北京统计60年(1949—2009)、北京改革开放30年(数说1978—2008)和2011年北京市经济统计资料。另外也利用了北京市园林局所做的北京市城市园林绿化普查资料汇编(1995、2000和2005年)。

2 研究结果

2.1 植被盖度的变化

2.1.1 植被盖度的总体变化

从北京市1987年和2009年植被盖度研究结果可以看出(表1)，极低覆盖度、中覆盖度和高覆盖度植被的面积均有所减少，其所占全市土地面积的比例从1987年到2009年分别降低了5.15%和0.54%和0.03%;而低覆盖度和极高覆盖度植被的土地面积则分别增加了92187.1 hm2和211.8 hm2，占整个研究区域的面积比例也分别增加了5.71%和0.01%。极低覆盖度等级面积的增加，既可能意味着区域植被覆盖面积的绝对数量的增加，也可能意味着非植被土地面积的增大;而其他类型的变化则主要体现在植被功能强弱的变化上。对于北京市目前生态空间极其有限、且面临巨大的城市化压力的现状而言，植被覆盖面积的增加在某种程度上比植被功能的增强更为重要。这一变化情况说明，北京市域整体的植被状况2009年要好于1987年。

表1 北京市域1987年和2009年植被盖度等级组成Table 1 The composing of vegetation coverage of Beijing in 1987 and 2009

2.1.2 不同区域植被盖度的变化

从不同区域植被覆盖度的分级情况看(图1)，不同区域之间植被覆盖度变化最剧烈的主要集中在极低覆盖度、低覆盖度和中覆盖度这3个等级中。从极低覆盖度来看，变化最小的也在4000 hm2以上，其中发生增加的区域主要有五环以内、五环至六环间和燕山山区，22a间分别增加了9029.8 hm2、12796.7 hm2和25300.9 hm2，其它区域都呈现面积减小的变化趋势，除延庆盆地减少了4472.5 hm2外，其他区域的减少数量都在35000—46000 hm2之间。而从低覆盖度的变化情况看，其呈现的变化趋势与极低覆盖度的区域变化趋势刚好相反:凡是在极低覆盖度等级上增加的区域都减少，而在极低覆盖度等级中凡出现减小变化的区域此时都呈现出增加的变化趋势，但在减小变化过程中，减小的幅度都不大，均在10000 hm2以下，其中以燕山山区的减小幅度最低，仅减少了3530.8 hm2，五环至六环间减小幅度最大，但也只有9567.2 hm2，增幅最大的区域为六环以外的平原地区，其中六环以南区域增加了44555.6 hm2，六环以北区域增加了35141.8hm2，太行山区增加了28351.7hm2，延庆盆地增加了4378.1hm2。中覆盖度等级的区域变化情况与低覆盖度等级的变化趋势完全一致，增加的区域有太行山区、六环以北、六环以南和延庆盆地，增幅分别为9383.9 hm2、7449.8 hm2、1054.8 hm2和103.5 hm2;类型面积减少的区域有燕山山区、五环至六环间和五环以内，减幅分别为21830.8 hm2、3102.8 hm2和1841.3 hm2。高覆盖度等级全部呈现减少的变化过程，但由于该等级的绝对面积小，因此减小的幅度都不很大，最大的也只有128.1 hm2。对于极高覆盖度等级而言，由于六环以内区域两个年份都没有该类型的图斑出现，因此变化主要集中在其它5个区域，从其变化来看，除了延庆盆地该类型的面积减少了0.27 hm2外，其它区域都呈现面积增加的变化过程，但增幅也都不大，最大的燕山山区22a间也仅增加了128 hm2，最小的为太行山区，22a只增加了4.32 hm2。

图1 北京市不同分区单元1987—2009年植被盖度等级面积组成Fig.1 The area composition of vegetation coverage of Beijing in 1987 and 2009

总体来看，因为高覆盖度和极高覆盖度等级的绝对面积很小，因此对不同区域生态质量好坏起直接制约作用的主要是其它三类覆盖度等级的绝对面积及其动态趋势。由于燕山山区和六环以内的平原区域极低覆盖度等级的植被面积在增加，而其它等级的植被覆盖面积却在减少，因此，其总的区域植被状况处于退变的发展态势之中，与之相反，在太行山区、六环以外的平原区和延庆盆地区域，它们则是以极低覆盖度等级的面积的减少，以及低覆盖度和中覆盖度等级的面积的增加为特征，所以，其区域环境质量在向着良性、改善的方向发展。故从植被覆盖等级的变化看，今后北京市的区域生态环境建设重点应该是燕山山区，以及五环以内的城市区域和五环至六环之间的城乡过渡地带。

2.2 基于NDVI差值结果的植被空间变化分析

2.2.1 全市域NDVI差值变化

整个研究区的NDVI差值结果的空间分布见图2。根据图2在GIS下所做的统计结果显示(图3)，北京市域植被质量以改善为主，改善面积为退化面积的2.8倍多。全市以改善为主的植被面积总共达到了919302.3 hm2，其中植被发生轻微改善的土地面积260281.35 hm2，占植被发生改善变化的土地总面积的28.31%，中度改善的总面积为 379920.33 hm2，占 41.33%，极度改善的面积达到了 279100.62 hm2，占30.36%;而植被发生退化变化的总面积326931.12 hm2，其中发生中度退化与轻微退化的土地面积相差不大，分别为137247.03 hm2和141243.66 hm2，占到了退化变化土地面积的41.98%和43.20%，植被发生极度退化变化的土地面积仅为48440.43 hm2，占14.82%。从这些数据我们可以看出，北京市域范围内的植被变化还是在向对环境有利的积极方向演化，这是植被变化的主流趋势，但从退化与改善的面积对比中我们同样可以看出，虽然植被发生退化变化的土地面积只占到了发生变化的土地总面积的26.23%，且主要是以轻微退化和重度退化为主，但因为这种退化变化的生态后果严重，所以今后的植被生态建设中一定要对此问题保持一个比较清醒的认识。

图2 北京市域差值植被指数分布图(白色区域为非植被覆盖区域)Fig.2 The distribution of the NDVI difference value in Beijing(The white area are no vegetation region)

图3 北京市全市域差值植被指数分级结果统计Fig.3 The difference value statistics from 1987 to 2009

2.2.2 北京市域内不同分区的植被差值指数变化

北京市域内不同分区内部的植被指数差值分级统计结果看(表2)。植被发生退化变化最明显的区域为燕山山区，以及五环以内和五环至六环间区域，这几个区域退化变化的植被面积占相应区域的面积比例分别达到了30.25%、58.17%和47.38%，而且均以严重退化与中度退化为主，两者合计的面积比例分别为15.79、44.72%和34.19%。而发生退化变化面积比例最小的区域为太行山区和延庆盆地，其退化面积所占该区域植被面积的比例分别为13.35%和17.02%，且其退化程度均以轻微退化和中度退化为主，其面积比例介于5%—8%之间。若以整个北京市域植被改善面积所占比例73.77%做为评价参考的相对标准，则可以看出，植被状况为绝对改善的区域主要有太行山区、延庆盆地和六环以南区域，其植被改善面积占相应区域的植被面积的比例分别达到了86.65%、82.98%和74.8%。燕山山区与六环以北区域植被发生改善变化的面积占各自区域总的植被面积的比例分别为69.74%和69.91%，虽然其面积比例的绝对数值要低于全市域平均值，但从景观生态学“斑块-基质-廊道”理论的观点看［17］，其面积比例远高于50%，因此其为名符其实的区域植被景观的基质，对区域植被的演化方向具有最重要的引领作用。而在六环以内区域中，五环以内植被改善的面积比例仅为41.83%，很显然其对区域植被朝改善方向的演化没有绝对的引领作用，而五至六环之间的区域，虽然植被改善的面积比例超过了50%，达到了52.62%，但中度改善的面积比例最大，为22.04%，而且这一区域又是城乡结合地区，受城市化发展的压力影响最大，因此在未来的城市化过程中，如果不引入强烈的植被改善外力因素，而放任目前的发展态势持续，其未来的植被生态状况则有极大的可能性会朝退化的方向演化。

表2 北京市不同分区单元NDVI差值指数变化统计Table 2 The changes of NDVI difference value in different sub-region

3 北京市植被变化的原因分析

有关研究指出，对区域植被变化影响的自然与人为因素主要包括了气候、生态建设工程等［16］。利用北京市1949—2010年的年降水与年平均气温数据所做的线性回归方程分别为:y=－5.0179x+756.95(R2=0.1802)和y=0.0351x+11.082(R2=0.5204)。这显示北京市近60年的气候变化基本上属于暖干类型，即年降水量呈现递减趋势，而年平均气温则呈现出缓慢的升高变化趋势，这对植被的生长发育是非常不利的。而从1987和2009前一年的降水量来看，1986年和2008年的降水量则分别为665.3 mm和626.3 mm，两者相差不大;而从两个年份当年的降雨量来看，1987年全年降水量为689.3 mm，2009年全年降水总量仅为480.6 mm，2009年比1987年减少208.7 mm。这说明，前述数据所反映的北京市植被变化与气候变化没有直接的关联关系，北京植被变化的原因应该还是受人为影响的制约为主。

3.1 山区生态工程对植被变化的影响

从前面的分析结果来看，北京市域1987—2009年的植被变化还是以改善为主，究其原因，这主要得益于北京市的生态工程建设。北京市已实施和正在实施的最主要的大型区域性生态工程有:太行山绿化工程、天然林保护工程、退耕还林工程、京津风沙源治理工程、废弃矿山植被恢复工程、中幼林抚育工程等，这些工程的实施地点主要是燕山山区、太行山区和延庆盆地等区域。这些大型工程的实施，对于北京市生态环境质量的改善起到了极大的积极作用。由于这些工程的实施目标都是以造林绿化为手段，进而增加北京市域的植被面积，因此，其造林成效可以通过年造林累计面积和林木绿化率两项指标来衡量。从图4可以看出，自1987年以来，无论是年累计造林面积还是全市的林木覆盖率都发生了很大的变化，两项指标的增加趋势异常明显。从年造林累计面积看，1987年当年造林仅1.97×104hm2，到了2009年，22a间累计的造林面积已经达到了62.79×104hm2，为1987年的31倍多。随着造林面积的增加，全市的林木绿化率也从1987年时的16.6%提高到了2009年的53%，翻了3倍多。由于北京地区经济实力雄厚、环境绿化的客观需求强烈，因此在造林绿化及其后续的管理工作中，常采用一些非常规人工措施，像山区的提水工程造林、保水剂大面积应用、大苗造林一次性成林等技术手段都是北方一般地区难以大范围实施应用的。这些非常规措施的采用，最大限度地克服了天然水文循环过程(尤其是降水条件)对林木生长的瓶颈制约作用，为区域植被的健康发展创造了前所未有的外围环境，明显增加了区域的植被总量，并使植被在质和量两个方面得到了改善。

图4 北京市1987—2010年累计造林面积与林木绿化率变化Fig.4 The changes of accumulated forestry building area and forest greening ratio from 1987 to 2010

图5 北京市1990—2010年年末果园面积Fig.5 Changes of orchards from 1990 to 2010

3.2 平原绿化工程对植被变化的影响

从前面的分析可以看出，平原区除了五环以内区域外，其它区域无论是NDVI指数、大于0.1的NDVI代表的植被区域面积还是植被盖度，以及植被差值指数均呈现出正向的良性变化趋势。究其原因，与北京市在平原区实施的大环境绿化系列工程关系很大。从2000年以来，在平原地区实施的绿化工程共包括了平原治沙工程、京津风沙源治理工程、卫星城、中心镇绿化美化工程、绿色通道绿化工程、城市绿化隔离地区绿化工程、第二道绿化隔离地区绿化工程和“三北”防护林体系建设工程等，据不完全统计，从1987年起，截止2009年年底，工程累计实施面积已经达到了18.529×104hm2，仅此一项即将北京市平原区(含五环内区域)的林木绿化率提高了29.4%。

3.3 平原区农业产业结构调整与新农村建设

北京市的平原地处华北平原北部边缘，农业种植历史悠久，农作物种植在该区域的经济结构中一直占有非常重要的地位。随着社会经济的发展，传统的农业种植结构也发生了很大的变化，其中最为突出、对区域植被生态改善作用最大的当推经济果林业的发展。从图5可以看出，1990—2010年间，北京市的果业发展非常迅速。从1990年到2000年的10a，是果林种植面积迅速增加的时段，全市果园面积从1990年年末的4.75×104hm2，增加到了 8.53 ×104hm2，增加了 1 倍;2000 年到2003年，是果业发展的相对稳定期，全市果园面积基本维持在8.5×104hm2左右;2003年到2010年，全市的果业发展呈现出了明显的下滑态势，年末果园面积从2003年的8.75×104hm2，减少到了2010年的6.67×104hm2。尽管20a间经历了一定的起伏变化，但2010年的果园面积依然比1990年时的果园面积高出了1.92×104hm2，其总体趋势依然处于增长发展的过程中。净增加的果园面积对平原区和浅山低丘区的植被生态环境的改善起到了非常重要的作用，其对北京市全市的林木绿化率的贡献可达1.17个百分点，如果将其全算在平原区内，则对平原林木绿化率的贡献率更是高达3.05个百分点。

平原区作为最重要的农业区域，除了农作物之外，农村居民点建设用地也如繁星般散布在广大的平原区，而且其生态环境的脏乱差一直是令行政管理部门头痛的事情之一。北京市自2006年起实施了农村村庄绿化工作，截止2009年年底，北京全市累计创建环境优美乡镇117个，生态村956个，有效提升了村镇的生态环境建设水平。由于缺乏全面有效的统计数据，为了定量探讨农村绿化对植被变化影响的效果，利用GIS的缓冲区分析技术，分别利用距离本次植被分析影像最近年份的1985和2007年土地利用/土地覆盖图件，将其中的平原区居民点建设用地单独抽提出来，参照相关研究的分析方法［18］，分别以两个年度的居民点建设用地边界为本底，向外做100 m的缓冲区，利用缓冲区和原来居民点建设用地一起作为分析范围的边界，来分别对1987年和2009年的NDVI做统计分析，结果显示(表3)，2009年与1987年相比，整体的村庄及其周边100 m半径范围内，NDVI的平均值提高了0.055934，有植被区域(大于0.1的NDVI区域)的NDVI平均值提高了0.035726，尽管其提高的幅度不算太大，但考虑到新农村建设距离2009年也才只有3a的时间，因此，从其反映的变化趋势依然可以感受到新农村绿化工作的成效。

表3 北京市平原区居民点及100 m缓冲区范围内NDVI的统计特征Table 3 The statistics characteristics of NDVI in 100m buffer belt around plain village

3.4 城区绿化对植被变化的影响

北京市目前的城市空间主要分布于五环以内区域，这一区域既是城市化最重要的发生、发展区，也是常规的城市基础设施建设与生态建设存在矛盾最剧烈的区域，从前面的植被指数差值分析中知道，该区域主要以退化为主，退化区域的面积占区域总面积的58.17%，另外42.83%的区域属于植被改善变化区域，可以说在这一区域植被改善区与植被退化区处于相持的发展状态中。从几个典型年份的北京城市绿地普查数据看［19-22］(表4)，在研究时间段的1987—2009年之间，全市的公共绿地、居住区绿地是持续增长的，面积分别从1990 年的3314.95 hm2和1431.2 hm2，增加到了 2005 年的 10492.03 hm2和 5180.59 hm2，分别翻了 3.1 倍和3.6倍。而道路绿地则呈现先升后降再升、总体提升的变化过程，单位附属绿地则呈先降后升、总体升高的变化趋势。这其中唯有生产绿地呈现出先降后升、总体降低的变化态势。城市园林绿地总体呈现出增加的发展态势，对生态环境贡献最大的项目为公共绿地和居住区绿地，正是这两类绿地的持续、大幅度增加，才保证了在快速城市化的过程中，强度城市化的区域内植被依然保持了42.83%的区域面积得到改善的格局。

3.5 不确定性水面因素对植被变化的影响

北京市山区与平原并肩、降水的变率又大，而卫星影像所记录的又是某一特定时间点上的环境信息，因此不同时间段的对比研究中，河流水面与湖泊、水库水面的扩大或收缩对其水域边缘区的植被变化影响很大。在北京市域范围内，目前平原地区的河道基本上实现了人工渠化或人工固化过程，因此，该区域的河道水面变化不大。但在山区，由于目前还基本上是自然河道状态，故该区域河道水面变化对其周边植被存在状态的影响很大。为了探讨河道水面面积的临时性变化对其周边土地上植被变化的影响，以山区1∶1万比例尺面状水系图为基础，分别向两边依次做0—50 m、50—100 m、100—150 m、150—200 m和200—250 m的缓冲区，再利用该缓冲区图件，分别对山区河道两边不同宽度河岸带的NDVI、植被盖度和植被差值等级等进行统计分析。

表4 几个典型年份北京市城市园林绿地普查数据Table 4 The investigation data of city green area of Beijing in several typical years

从不同河道与水库的卫星影像直观对比来看，2009年的河道水域范围要比1987年的小，也就是说2009年河道外一定宽度范围内的非水域陆地面积要比1987年的大，这与前面叙述中2009年降水量比1987年少的气象观测数据非常符合，另外从山区河道不同缓冲带的NDVI统计情况来看(表5)，2009年不同宽度缓冲带内的NDVI平均值也都较1987年有所提高，提高幅度最大可达0.10481，最小也达到了0.08417，另外从其变化幅度可以看出，其明显可以划分为两个空间数量级，一个是河道外0—100 m范围，这一区间的NDVI提高值都在0.1以上，而在100—250 m缓冲区范围内，其NDVI平均值的提高幅度都在0.084—0.089的范围内，从这里我们可以初步推断，河道水面不确定性对其周边NDVI的影响范围至少应在0—100 m的宽度内。

表5 北京市山区河道不同缓冲带NDVI统计特征Table 5 The statistics characteristics of NDVI in different river buffer belt

从山区河道不同宽度的缓冲区植被覆盖度分级比例来看(表6)，1987年和2009年的高覆盖度和极高覆盖度的覆盖比例都在0.02%以下，因此这两部分植被覆盖度类型对河道两边植被变化的指示意义不大。从其它类型覆盖度的变化情况看，0—200 m缓冲区范围内，极低覆盖度植被覆盖比例从1987到2009年的变化也都是降低的，低覆盖度和中覆盖度类型的面积比例则是增加的;而在200—250 m缓冲区范围内，极低覆盖度类型和中覆盖度类型的面积比例是增加的，而低覆盖度类型则是减小的。为了探究是被覆盖类型的空间变化规律，先将1987年和2009年两个年度的极低覆盖度、低覆盖度和中覆盖度类型的面积比例相加，再用2009年的加和值减去1987年的加和值，结果显示，0—50 m、20—100 m、100—150 m、150—200 m、200—250 m其差值依次分别为 0.01711、0.00324、0.00875、0.01330、0.01011，从这里可以看出，河道水面对周边植被产生最大影响的范围在0—50 mm缓冲区范围内，在50—150 m缓冲区范围内也有一定的影响，150—250 m缓冲区范围内的影响已很微弱。

从不同缓冲带内的植被差值指数等级面积比例来看(表7)，以退化总面积比例而言，0—250 m的缓冲区内可以明显划分出两个等级范围来，0—50 m范围内，退化的面积比例最高，达到了29.7%，其它范围内的退化面积比例都在28%左右;而从改善的面积比例来看，也是两个空间等级，0—50 m范围内，改善的面积比例为70.3%，其它区域都在71%—72%的区间内。

表6 北京市山区不同缓冲带植被覆盖度比例变化/%Table 6 The vegetation coverage changes in different river buffer belt

表7 北京市山区河道不同缓冲带植被差值指数等级面积比例变化/%Table 7 The ratio changes of difference value in different river buffer belt

综合表5、表6和表7的情况看，河湖水面影响的最大范围在平均水面线外0—50 m范围内，水面水情对水面外50—100 m范围内的植被状况也有较大的影响，对100—150 m范围内亦有一定的影响，对150 m以外的范围内的陆地表植被状况的影响已经极其微弱。

4 结论

(1)2009年与1987年相比，北京市极低覆盖度、中覆盖度和高覆盖度植被的面积均有所减少，其所占全市土地面积的比例从1987年到2009年分别降低了5.15%和0.54%和0.03%;而低覆盖度和极高覆盖度植被的面积比例则分别增加了5.71%和0.01%。不同区域之间植被覆盖度变化最剧烈的集中在极低覆盖度、低覆盖度和中覆盖度这3个等级中。

(2)大于0.1的植被指数差值分析显示，市域植被质量以改善为主，全市植被发生改善变化的土地面积为919302.3 hm2，其中植被发生轻微改善的占28.31%，中度改善的占41.33%，极度改善的面积占30.36%;全市植被发生退化变化的面积326931.12 hm2，其中发生中度退化、轻微退化和极度退化的土地面积分别占到了退化变化总土地面积的41.98%、43.20%和14.82%。

(3)从不同区域的植被差值指数看，植被发生退化变化最明显的区域为燕山山区北部、五环以内和五至六环间区域，这几个区域退化变化的植被面积占相应区域的面积比例分别达到了30.25%、58.17%和47.38%，而且均以严重退化与中度退化为主，两者合计的面积比例分别为15.79、44.72%和34.19%。因此这几个区域是北京市今后一段时间内生态建设应该重点关注的区域，尤其是平原区的六环以内区域既是北京市生态建设的重点也是难点所在。

(4)从植被变化的驱动力来看，目前还看不出植被变化与气候变化之间的直接关联。北京市植被变化的驱动力还是人为因素。主要包括区域性的大环境绿化生态工程建设(包括山区与平原区)，城市市政绿化工程建设、平原区的农业结构调整、新农村生态环境建设，以及由于降水而导致的山区河岸带变化等。其中河流水面变化对河岸带植被变化的影响范围在多年平均年水面线外0—150 m范围内，0—100 m范围为影响最大的区域。

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