国家生态区漳州市龙文区植被恢复评价

陈 琼

(龙文生态环境局，福建 漳州 363005)

为贯彻可持续发展战略，许多地区在发展经济的同时，注重对生态环境的保护与修复。区域生态环境变化与该区域地表植被覆盖的变化息息相关，因此，地表植被覆盖情况可以表征某个区域的生态环境质量[1-2]。而归一化植被指数(normalization difference vegetation index，NDVI)被认为是监测区域植被覆盖度的最有效指标之一，同时也是监测植物生长状况及植被覆盖变化的最佳指示因子之一[3-4]。因此，NDVI的时空变化特征可直观地反映该区域的生态环境状况以及动态变化情况[5-6]。

为更加客观准确地对龙文区2016年被确立为国家级生态区前后植被的恢复情况进行评价，本文从地理空间数据云和资源环境科学与数据中心获取所需数据，利用ENVI5.3以及ArcGIS软件等相关工具对遥感影像数据进行处理，从而分析龙文区2014—2019年植被的时空变化动态以及对比不同土地利用类型NDVI的变化情况。以期为龙文区的生态修复和保护，城市可持续发展提供科学依据。

1 研究区概况

1996年 5月经国务院批准，于1997年1月正式成立龙文区。龙文区，隶属于福建省漳州市，西邻漳州市芗城区，东联漳州台商投资区，北邻长泰区，南邻龙海区，是漳州市区的几何中心。龙文区土地利用/覆盖总面积约126 km2。地处九龙江冲积平原，九龙江北溪和西溪穿城而过，区内九十九湾南北贯通，水网稠密；年平均日照时数4 430 h，平均气温21.4 ℃，平均降雨量1 450 mm，无霜期约330 d[7]。多年来，龙文区委、区政府高度重视生态区的创建工作，始终把生态文明建设摆在突出位置，紧紧围绕建设“田园都市、生态之城”示范区和打造成为引领漳州科学发展的示范区目标，以创建国家生态区为载体，坚持以生态创特色、以生态聚要素、以生态促发展，不断巩固扩大龙文生态优势，为龙文区于2014 年11月通过环境保护部创建国家生态区技术评估，于2016年10月正式获得“国家生态区”命名，积累了很好的生态建设基础。

2 研究方法

2.1 数据来源

为了评价龙文区确立为国家级生态区前后植被的恢复情况，选用2014年8月7日和2019年8月28日2期的Landsat OLI遥感影像,影像均从地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/)获取，详细信息如表1所示。为了便于分析比较，2期影像的获取时间均在8月。云量虽然较高，分别为15.7%和7.79%，但是经过与研究区范围的叠加，认真比对发现，现在研究区范围内的云量较少，对植被指数提取的干扰较小，可以提取该区域的NDVI进行研究。

表1 2期影像基本信息

数据预处理包含辐射定标和大气校正，分别采用ENVI5.3软件的Radiometric Calibration和FLAASH Atmospheric Correction模块进行。

土地利用/覆盖监测数据从资源环境科学与数据中心(http://www.resdc.cn/)获取，用于汇总比较不同土地利用/覆盖类型的NDVI大小。

2.2 植被指数的提取

植被指数采用应用最广泛的归一化植被指数(NDVI)，它与植被的生物量、叶面积指数以及植被盖度密切相关，常用于检测植被生态状态、植被覆盖程度等[8-9]。NDVI的波段计算公式如下：

NDVI=(ρ5-ρ4)/(ρ5+ρ4)

式中，ρ5和ρ4分别为Landsat OLI遥感影像的近红外波段和红色波段的反射率。NDVI值采用ENVI5.3软件的Band Math工具根据上述公式进行计算。为了便于对比2014年和2019年2期植被的恢复情况，将提取的NDVI初始值(介于-1—1之间)进行归一化处理，将NDVI值换算在0—1之间。在此基础上，按照0.2的间距，将植被的质量分为5个等级：0—0.2(差)、0.2—0.4(较差)、0.4—0.6(中等)、0.6—0.8(较好)、0.8—1(好)，结果如图1所示。

图1 植被指数2014—2019年的时空变化

3 结果与分析

3.1 龙文区植被指数的空间分布

将各2014和2019年的NDVI以0.2为间隔分成差、较差、中等、较好、好5个生态等级(如图1)，并统计各等级的面积比例(见表2)。结果表明，2014—2019年间，NDVI平均值由0.687提高到0.706，说明整个研究区植被得到了一定程度的恢复。其中等级好所占比例则从35.8%轻微地下降到33.0%，等级中等所占比例则从29.7%下降到25.2%，而等级差的地方基本消除，且等级较好的比例由29.4%大幅提高到38.7%。从空间分布来看，NDVI等级为好的区域主要分布在研究区的东北部、东部、西北部，该区域主要为风景名胜区、乡村耕地、果园、苗圃等；等级中等及以下的区域主要分布在研究区西南部，该区域主要为城市建设用地集中区。

3.2 龙文区植被指数的时间变化

变化检测是对比不同年份植被状况时空变化的有效手段，因此，利用ArcGIS的几何代数工具将2019年的NDVI栅格影像减去2014年的NDVI栅格影像，根据差值对龙文区的NDVI变化动态进行检测，以绿色代表植被质量上升(差值>0)的地区，以红色代表植被质量下降(差值<0)的地区，而褐色则代表植被质量不变(差值=0)的地区(见图1)。由表2可知，在2014—2019年期间，研究区植被退化区域的面积占比12.6%，而植被改善区域的面积占比则高达15.1%。从空间上看，植被改善的地方主要零散地分布在研究区的西南部，该区域为城市的建设集中区域；而植被退化的地方主要分布在研究区的东部，西南部建设集中区同时也出现较多植被退化的斑块。

3.3 龙文区不同土地利用类型植被指数的对比

利用ArcGIS的面积制表工具汇总不同土地利用类型的NDVI值(见表3)，结果表明2014年不同土地利用类型的NDVI平均值由高到低依次为林地、裸地、耕地、风景名胜区、交通用地、建设用地和水域；2019年同土地利用类型的NDVI平均值由高到低依次为林地、耕地、风景名胜区、裸地、交通用地、建设用地和水域。从2014年到2019年，除了裸地的排序有所下降，其他的土地利用类型的排序基本保持不变。2014—2019年间，不同土地利用类型的NDVI平均值统计结果表明，建设用地、交通用地的NDVI值均有不同幅度的提高，而林地、耕地、风景名胜等的NDVI值则有不同幅度的下降，但下降幅度不大。这与图1的研究结果类似，城市建设集中区的NDVI值得到改善。这说明研究区在获得国家生态区命名之后，城区通过公园建设、道路绿化等措施，生态环境得到一定程度的改善。

表2 植被指数分级比例及变化检测(%)

表3 不同土地利用类型NDVI值分布

4 结论与建议

4.1 结论

在2014—2019年期间，研究区域内植被得到一定程度的恢复，NDVI值由0.687提高到0.706，NDVI值高的地方分布在研究区域的东北部、东部、西北部，而NDVI值较低的地方主要分布在城市建设用地集中的西南部；研究区植被退化的面积占比12.6%，而植被改善的面积高达15.1%；其中建设用地、交通用地的NDVI值均有不同幅度的上涨，而林地、耕地、风景名胜等用地的NDVI值却有不同幅度的下降，但下降幅度均不大。

由此可以看出研究区在获得国家生态区命名之后，以城市建设用地集中的区域为突破口，通过公园建设、道路绿化、河岸绿化等措施，使得生态环境较差的地区得到了改善。虽然原本生态环境良好的地方NDVI值稍有降低，但是整个研究区的植被质量还是得到一定程度的提升，这也说明了生态环境保护和修复的效果较理想。

4.2 建议

NDVI为中等及以下等级的区域以及NDVI明显退化的西南部区域，建筑密度和人口密度较为集中，用地较紧张，要重点依托九龙江西溪、北溪和贯穿城区南北的九十九湾，做好沿江2岸的绿化，通过建设“口袋公园”“串珠公园”等小型社区开放绿地来提高植被覆盖率；另外，进一步推进碧湖生态园、郊野公园、城市森林公园等大型公共开放绿地中的植被保护和恢复工作[10]。

NDVI为较好及以上等级的区域但明显退化的东部及北部部分区域，其中东部退化区域为云洞岩风景名胜区，北部为研究区乡镇较集中区域。退化区域一方面是由于道路修建或建设用地扩展导致的，另一方面是由于风景名胜旅游开发在一定程度上也影响了植被的恢复。这些区域建议在美丽乡村建设过程中，加强生态旅游建设。通过扩大绿化、开展生态农业以及加强生态文明宣传等措施促进植被的保护和修复[11-12]。