2005—2015年崂山自然保护区植被覆盖指数动态变化特征

崔文连，孙立娥，张晓红（青岛市环境监测中心站，山东青岛266003）



2005
—2015年崂山自然保护区植被覆盖指数动态变化特征

崔文连，孙立娥，张晓红
（青岛市环境监测中心站，山东青岛266003）

摘要：基于2005—2015年的MODIS NDVI数据计算了青岛市崂山自然保护区的植被覆盖指数，并分析了其动态变化特征。结果表明：2005—2015年间崂山自然保护区植被覆盖指数总体呈下降趋势，三个功能区的植被覆盖指数大小关系为核心区＞缓冲区＞实验区。总体来说，崂山自然保护区核心区和缓冲区保护效果明显，但实验区变化较大，主要原因是实验区长期处于无监管状态。

关键词：青岛市；NDVI；植被覆盖指数；崂山自然保护区

10.13358/j.issn.1008-813x.2016.02.15

2000年崂山自然保护区被确定为省级自然保护区。青岛崂山省级自然保护区，是我国同纬度地区植物种类最多、植物区系成分最复杂的地带，自然保护区主要保护对象是温带森林、植被、花岗岩。地表植被是水分、气温和其他要素共同作用下的产物，是生态系统状况、环境压力和景观变化的指示器[1-2]，对于区域环境变化和监测研究具有重要意义[3-5]。目前已有一些针对自然保护区植被覆盖度的研究，唐志光等[6]、马飞等[2]、王晓江等[7]分别研究了三江源自然保护区、珠穆朗玛峰自然保护区、大青山自然保护区植被覆盖度的时空变化特征。

2015年3月13日，修订后的《生态环境状况评价技术规范》（HJ 192-2015）[8]重新定义了植被覆盖指数，评价方法更加科学合理。本研究利用该规范中植被覆盖指数的计算方法，基于MODIS NDVI数据，计算了2005—2015年间青岛市崂山自然保护区的植被覆盖指数，并分析了其动态变化特征，为崂山自然保护区保护效果评价提供一定科学依据。

1　研究区概况

崂山地处青岛市区东北部，濒临黄海，保护区总面积448.55 km2，其中核心区74.67 km2，缓冲区88.88 km2，实验区285 km2，研究区地理位置见图1：

图1　研究区域

2　数据和方法

2.1数据

本研究选用的遥感数据是美国对地资源观测系统数据中心提供的空间分辨率为250 m的归一化植被覆盖指数（Normalized Differential Vegetation Index；NDVI）产品（MOD13Q1和MYD13Q1），单星每隔16 d提供一次产品，因此TERRA和AQUA两星组合每月有4次产品，空间分辨率为250 m，数据时间为2005—2015年。利用USGS EROS数据中心开发的MRT软件对NDVI影像进行几何纠正、定义投影等预处理。

2.2植被覆盖指数计算方法

植被覆盖度的测量方法很多，如目估法、样方法、样带法、样点法等，但这些方法存在主观性太强、操作不便或数据更新慢等问题。遥感技术的发展，为植被覆盖度的测量提供了一个新的发展方向，由遥感数据计算出的植被指数，可以直接反映地表植被的状况。在各地表特征参数中，NDVI对植被的生长势和生长量非常敏感，在一定程度上能代表地表植被覆盖变化。相对于《生态环境状况评价技术规范（试行）》中利用土地利用/覆盖加权评价植被覆盖情况，利用NDVI指数更客观、科学。全国生态环境质量评价中植被覆盖指数（Vegetation Coverage Index；VCI）选择5～9月NDVI月最大值的平均值进行分析。计算公式如下：

式中，Pi为5～9月象元NDVI月最大值的均值；n为区域象元数；Aveg为植被覆盖指数的归一化系数，参考值为0.012 116 512 4。

3　崂山自然保护区植被覆盖指数计算结果及其变化分析

3.1崂山自然保护区植被覆盖指数变化分析

计算2005—2015年青岛市崂山自然保护区的植被覆盖指数，得到保护区植被覆盖指数年际变化图，见图2。

图2　崂山自然保护区植被覆盖指数年际变化

由图2可见，2005—2010年崂山自然保护区植被覆盖指数呈上升趋势，2010年达到最高，2010—2011年陡坡下降后有所回升，但从2005—2015年崂山自然保护区植被覆盖指数总体呈下降趋势。由相关数据生成2005年、2010年、2015年崂山自然保护区植被覆盖指数等级图，见图3。

3.2各功能区植被覆盖指数变化分析

崂山自然保护区内又分核心区、缓冲区和实验区，图4为崂山自然保护区各功能区植被覆盖指数年际变化情况，图5、图6和图7分别为核心区、缓冲区、实验区植被覆盖指数变化图。由图4~图7可以看出，三个功能区的植被覆盖指数大小关系为核心区＞缓冲区＞实验区；2005—2015年间，核心区植被覆盖指数在85~92之间，植被覆盖指数总体呈上升趋势；缓冲区植被覆盖指数

120°45'

图3　崂山自然保护区植被覆盖指数空间分布

a. 2005年b. 2010年c. 2015年2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015时间/年份

图4　崂山自然保护区各功能区植被覆盖指数年际变化

在80~88之间，植被覆盖指数总体呈稳中略升趋势；实验区植被覆盖指数在73~82之间，植被覆盖指数总体呈下降趋势。崔文连等[9]的研究发现，2007年6月青岛市委市政府调整了崂山风景区的管理机构，组建了新的青岛市崂山风景区管理委员会，后来在此基础上组建了青岛市崂山风景区管理局，但该局只负责自然保护区核心区和缓冲区内风景名胜资源的保护、利用及统一管理，实验区尚无专门部门管理，这可能是实验区变化较大的主要原因。

4　结论

综上所述，2005—2015年间崂山自然保护区植被覆盖指数虽总体呈下降趋势，但核心区和缓

图5　核心区植被覆盖指数空间分布

图6　缓冲区植被覆盖指数空间分布

图7　实验区植被覆盖指数空间分布

a. 2005年b. 2010年c. 2015年冲区保护效果明显，实验区变化较大，主要原因是实验区长期处于无监管状态。为更好的建设和管理崂山自然保护区，建议完善崂山自然保护区的管理结构，提高管理人员的业务素质和管理水平，另外通过配备专业观测设备，对保护区实施更加有效的监测和监控。

参考文献

[1]于伯华，吕昌河，吕婷婷，等.青藏高原植被覆盖变化的地域分异特征[J].地理科学进展，2009，28（3）：391-396.

[2]马飞，李景吉，彭培好，等.珠穆朗玛峰国家自然保护区南北坡植被覆盖变化[J].地理科学进展，2010，29（11）：1427-1432.

[3]姚允龙，吕宪国，佟守正.景观敏感度的理论及其应用意义[J].地理科学进展，2007，26（5）：57-64.

[4]王红说，黄敬峰.基于MODIS NDVI时间序列的植被覆盖变化特征研究[J].浙江大学学报：农业与生命科学版，2009，35（1）：105-110.

[5]石碧清，刘湘.森林植被在生态环境建设中的作用[J].中国环境管理干部学院学报，2002，12（2）：36-39.

[6]唐志光，马金辉，李成六，等.三江源自然保护区植被覆盖度遥感估算[J].兰州大学学报：自然科学版，2010，46（2）：11-16.

[7]王晓江，胡尔查，李爱平，等.基于MODIS NDVI的内蒙古大青山自然保护区植被覆盖度的动态变化特征[J].干旱区资源与环境，2014，28（8）：61-65.

[8]国家环境保护部. HJ 192-2015生态环境状况评价技术规范[S].北京：中国环境科学出版社.

[9]崔文连，郭黎，刘善伟，等.基于高分辨率卫星遥感影像的2003 —2009年崂山自然保护区景观格局动态变化分析[J].激光生物学报，2014，23（6）：614-619.

（编辑：程俊）

Dynamic Change Analysis on Vegetation Coverage Index in Laoshan Nature Reserve from 2005 to 2015

Cui Wenlian, Sun Li'e, Zhang Xiaohong

（Qingdao Environmental Monitoring Center, Qingdao Shandong 266003, China）

Abstract：Based on MODIS NDVI data from 2005 to 2015, the vegetation coverage index of Laoshan Nature Reserve in Qingdao city was calculated, and the characteristics of dynamic change was analyzed. The results showed that: The vegetation coverage index of Laoshan Nature Reserve was downtrend during the year 2005 to 2015 overall. The vegetation coverage index of the three functional areas was the core area> the buffer area> the experimental area. Overall, the protection for the core and buffer zones was effective. But the experimental area changed a lot, and the main driving force was human activity under no dedicated supervision.

Key words：Qingdao City, NDVI, vegetation coverage index, Laoshan Nature Reserve

作者简介：崔文连（1971-），女，山东青岛人，毕业于青岛海洋大学生态学专业，高级工程师，主要从事生态与海洋环境监测方面的工作。

收稿日期：2016-02-17

中图分类号：X173

文献标识码：A

文章编号：1008-813X（2016）02-0054-04