天水市植被覆盖变化动态遥感监测

李代成　孙青　何回丽

摘要：植被覆盖变化对区域生态环境有重要的指示作用。本文以2006年6月和2013年6月的遥感数据为基础，利用遥感技术定量估算植被覆盖度的模型计算并分析了近7年天水市植被覆盖变化情况及变化的原因。结果表明：最近7年，天水市植被覆盖面积明显增加，整体的植被覆盖面积呈增加趋势。因此应该继续加强植被覆盖度的保护措施。

关键词：天水市；植被覆盖；动态变化；遥感监测

植被是地表生态系统的重要组成部分，有水土保持，调节气候和改善环境质量等作用。近10年来，随着关中—天水经济区的建设和发展，天水市区域植被覆盖度有着很大的变化。但天水植被覆盖面积有限，区域生态环境脆弱，植被覆盖在生态功能中扮演着重要的角色，生态保护显得尤为重要。分析植被覆盖变化可为该区域人地和谐发展及生态保护提供科学参考。

植被覆盖度是指植被植株冠层或叶面在地面的垂直投影面积占植被区总面积的比例，是评价生态环境优劣的重要指标，可反映地表植被分布规律，有利于分析和监测植被动态变化。[1]

其范围分布在0-1之间，数值越大表明植被覆盖度越高。

遥感技术是用先进的对地观测探测器为技术手段，对目标物进行遥远感知的整个过程。已广泛应用于资源、环境、生态研究的众多领域[2]

与实地调查和观测法相比，其在投入成本与及时监测植被覆盖变化等方面有着明显优势。

1 研究区概况

天水市位于甘肃东南部，属温带大陆性气候和亚热带气候的过渡地带，年平均气温11.5℃，年平均降水量574mm，海拔在1000到2100m之间。地貌区域分异很明显：东部与南部由于古老地层褶皱而隆起，形成了山地地貌；北部受地质沉陷和红土层、黄土层沉积的原因，形成了黄土丘陵地貌；中部受纬向构造带的断裂原因，形成了渭河地堑，经过第四纪河流发育与侵蚀堆积作用，形成了渭河河谷地貌。

2 数据来源及处理平台

本文数据来源于中国科学院对地观测与数字地球科学中心。遥感数据采用的是2006年6月Landsat7 ETM 和2013年6月 Landsat4-5 TM影像数据。使用Arcgis软件和Erdas软件处理数据。天水市2006年和2013年原始遥感图像如下：

图1 2006年原始图像 图2 2013年原始图像

3研究区植被变化遥感分析

关于遥感测量植被覆盖度的方法，Purevdorj等人将其归结为三种，分别是盖度—幅射关系模型法，植被指数法和混合模型法。其中植被指数法是使用植被指数直接来估算植被覆盖度的一种方法，其所用的植被指数可能是现有的植被指数，也可能是研究者为了测量植被覆盖度所发展出来的新植被指数。

本研究采用的方法是NDVI植被指数法，NDVI植被指数法经常被用来监测植被变化的情况，也是通过遥感来估算植被覆盖度的研究中常用的植被指数。其计算公式为：NDVI=NIR-R/NIR+R 其中，NIR为近红外波段（0.7～1.1?m），R为红波段（0.4～0.7?m）。NDVI计算结果会分布在0至1之间，一般说来，NDVI数值越高说明植被覆盖度越高、长势越好。

图像预处理包括图像几何校正，图像裁剪处理和图像镶嵌处理三个部分。由于遥感系统波谱、空间、时间及辐射分辨率的限制，因而很难精确地记录相对复杂地表的信息，所以数据获取过程中可能存在着一些误差。这些误差降低了遥感数据的图像分析的精度和质量。因此在图像处理和分析之前，先对遥感原始图像进行了预处理。通过图像增强技术，改善图像质量，突出所需要的信息，为进一步的图像判读做好准备，如下图：

图3 预处理后的2006年图像 图4 预处理后的2013年图像

然后利用NDVI提取植被指数，最后得到的NDVI指数图如下：

图5 2006年植被DNVI指数图 图6 2013年植被DNVI指数图

4结果分析

用Arcgis对得到的NDVI指数进行重分类，分为5类，依次为0-0.2；0.2-0.4；0.4-0.6；0.6-0.8；0.8-1.0，得到各类指数对应的面积，如表1所示：

表1 2006年和2013年天水市植被覆盖面积

植被覆盖指数 2006年植被覆盖面积（km2） 2013年植被覆盖面积（km2）

0～0.2 10110 5048

0.2～0.4 1933 4177

0.4～0.6 1999 2340

0.6～0.8 1207 4827

0.8～1.0 916 1358

从上表可看出，2006—2013年，天水市植被覆盖发生了明显变化，植被覆盖面积呈增加趋势，其中植被指数低于0.2的低植被覆盖区域减少了将近一半。不同植被覆盖度等级变化中，高植被覆盖度面积有所增加，中植被覆盖区域和低植被覆盖区域的变化趋势主要是由低植被覆盖度向中植被覆盖度转变，表明天水市植被覆盖面积越来越大。

植被覆盖面积呈增加趋势的结果与天水市的植被变化调查结果相一致。这个变化很大程度上和土地利用的变化、相关政策与人类对资源的需求量与是否对资源进行了合理的开发利用等人为因素有关。近几年在相关政策的引导与推动下，天水市在发展经济的同时每年进行植树造林，植被覆盖面积增加的同时大气环境也有所改善。在今后的经济发展过程中，应该完善并加强生态环境保护措施，且须继续加强植树造林与种草面积，尽可能实现土地的合理利用。

参考文献