2000-2016年北京市植被覆盖度动态变化

(成都理工大学 四川 成都 610000)

植被覆盖度是指植被在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比，是衡量区域生态系统环境变化的综合量化指标。采用归一化植被指数(NDVI)和像元二分模型估算植被覆盖度变化情况，不仅模型简单，不依赖于地面实测数据，可操作性强，而且可以在一定程度上表征植被的生长状况和变化。近几年利用遥感数据进行地表植被覆盖观测的研究也越来越多。

北京市作为中国的首都，是中国的政治、文化中心，是世界级的特大城市。改革开放以来，北京市市政建设呈迅猛发展态势，经济发展，人口膨胀和城市扩张，不可避免地带来一些城市问题，如生态环境趋于恶化现象。本文以NDVI和像元二分法估算北京市的2000-2016年植被覆盖度，分析其植被覆盖变化情况，对于保护城市生态建设的成果，为城市生态评价及生态安全评估提供参考。

一、研究区概况

北京市在华北平原的最北段，在全球的地理位置是位于北纬 39(56(，东经 116(20(，其市域占据着山地和平原两种类型，山区面积约占全市总面积的62%。在气候方面北京市由于特殊的地理位置使北京市处于暖温带大陆性气候，这就决定了北京市每年的水量适中，季节分明。北京市是全国的政治、文化中心，北京市共管辖 17 个区，其中海淀区和朝阳区是北京市的经济政治文化中心，气人口众多，建筑面积辽阔，相应的植被覆盖率低，其他区域人口密度相对稀少。

二、研究方法与数据处理

(一)数据源与预处理

研究区所采用的数据基于Landsat-5和Landsat-8遥感影像数据，过去2000年和2016年两年遥感数据作为基础研究数据，条带号为123，行编号为32，空间分辨率为30m。首先对遥感影像进行几何配准、大气校正、假彩色合成等预处理，再通过ENVI软件图像利用行政矢量边界进行裁剪，得到研究区的遥感影像图。

(二)NDVI和植被覆盖度的计算

1.归一化植被指数(NDVI)

NDVI能够反映植被生长状态，与植被覆盖度紧密相关，因此是目前运用最广泛的植被指数之一。近红外波段与可见光波段的数值之差比上这两个波段数值之和的结果即归一化植被指数(NDVI)：

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)

(1)

2.植被覆盖度遥感估算(FVC)

本文应用最为广泛的像元二分模型估算北京市的植被覆盖度，利用归一化植被指数NDVI计算植被覆盖度：

FVC=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)

(2)

其中，NDVIsoil为全土壤或无植被覆盖的像元NDVI值，NDVIveg为全部由植被覆盖的像元NDVI值。利用像元二分模型估算植被覆盖度的关键是计算NDVIsoil和NDVIveg。NDVIsoil和NDVIveg一般取一定置信度范围内的最大值和最小值，置信度的取值主要根据该地区的实际情况确定，本文分别取NDVI累积概率分布在5%和95%的NDVI值作为NDVIsoil和NDVIveg。

三、结果分析

(一)植被覆盖度变化特征分析

2000-2016年北京市的植被覆盖度的变化趋势是逐渐减少，覆盖度从65.23%减少到62.83%。空间分布特征是以主城区为中心，城区植被覆盖度低，外围植被覆盖度高，北京市植被覆盖度最高的地方为延庆县、昌平县等偏西北地区，此处多为山地，人口密集程度较低：植被覆盖度较低的地区为海淀区、朝阳区等东南地区，此区域结合北京实际情况，北京市主城区人口约占整个北京市人口的60%，人口密度的密集导致植被覆盖的减少，此外还和地形有关。从结果可以看出从2000-2016年北京市植被覆盖度整体较高，存在植被覆盖度<0的地区存在，但是很少。人口越密集的地区例如海淀区、东城区、西城区、朝阳区植被覆盖度越低。

(二)植被覆盖变化的驱动力分析

1.人类活动因素

近年来，北京市城市建设迅速发展、扩张，城镇化步伐加快，经济建设的快速发展直接造成植被覆盖度的下降。因此，如何协调城市发展与生态环境保护，已经成为北京市政府急需解决的问题。

2.自然因素

植被生长除了受到人类活动的影响外，自然因素也在很大程度上影响植被生长状况，如气温和降水直接影响植被的长势。例如，大杨山森林公园区域的植被覆盖变化较小，由于人类活动的减少，植被自身的调节和保护使得蓄水能力相应提高，促进植被的生长。

四、结论

本文基于2000年、2016年NDVI数据，利用像元二分模型估算北京市的植被覆盖度。结果表明，北京市植被覆盖度空间分布特征是以主城区为中心，城区植被覆盖度低，外围植被覆盖度较高。利用像元二分模型方法操作简单、速度快，得到的植被覆盖度也可以客观地反映植被生长变化的情况，为相关部门评估生态环境、制定城市建设做参考。