天然林资源保护区植被覆盖度遥感估算及变化分析

张　勇

天然林资源保护区植被覆盖度遥感估算及变化分析

张勇

（普安县林业局贵州黔西南561500）

天然林资源作为地球生态系统的重要组成部分，对于维持生物多样性、调节气候和保持水土平衡等方面发挥着关键作用。贵州省黔西南地区作为中国西南部的一个重要生态区域，其天然林资源的保护与监测尤为关键。遥感技术作为一种高效的地表监测手段，为天然林资源的保护和管理提供了新的视角和工具。文章旨在通过遥感技术对黔西南地区的天然林植被覆盖度进行精确估算和变化分析，提出植被覆盖度优化建议，以期提升该区域的生态保护工作成效。

天然林资源保护区；植被覆盖度；遥感估算；变化分析；贵州省

植被覆盖度（FVC）是描述地表植被状况的关键参数，对于生态环境评价、资源管理、气候变化研究等领域具有重要意义。随着遥感技术的发展，通过卫星影像分析植被覆盖度已成为一种有效方法。然而，如何根据不同地区的具体环境特点选择合适的遥感数据和分析方法，以及如何将遥感技术应用于具体的区域生态保护策略，仍然是一个值得深入研究的课题。贵州省黔西南地区作为一个生态敏感区，其天然林覆盖度变化对于区域生态平衡和水土保持具有重要影响。因此，深入研究该区域的植被覆盖度变化，并提出有效的生态保护策略，对于做好该区域的生态保护工作和促进当地经济社会可持续发展具有重要意义。

1 贵州省黔西南地区植被覆盖度的遥感估算

1.1 区域概况

普安县位于贵州省西南部乌蒙山区，黔西南布依族苗族自治州西北部。普安县地处云贵高原向黔中过渡的梯级状斜坡地带，县境呈不同规则南北向长条形。其地势特点是中部较高，四面较低，乌蒙山脉横穿中部，将全县分为南北两部分，南部地势由东北向西南倾斜，北部地势由西南向东北倾斜。普安县属亚热带季风湿润气候，其特点是四季分明，雨热同期，春秋温和，冬无严寒，夏无酷暑。普安县地处珠江上游，地势起伏，地形破碎，立体气候明显，适宜多种植物生长，森林覆盖率为27.3%，是珠江防护林的重要生态建设区域。普安县植被类型复杂多样，呈垂直带发育。其主要植被带有高山灌丛草甸带、落叶阔叶与常绿阔叶混交林带和针叶常绿、阔叶落叶混交林带。近年来，普安县的自然环境面临一定的挑战。因此，对普安县的植被覆盖度进行准确的遥感估算，对于掌握其生态系统的变化具有重要意义。借助遥感技术，可以在不干扰自然环境的情况下，对该区域植被覆盖情况进行持续监测，从而提高该地区的生态保护工作成效。

本文将重点关注普安县的植被覆盖度及其时间序列变化，通过分析多期卫星遥感数据，探究该地区植被变化趋势及原因。

1.2 遥感数据源选取与数据处理

针对贵州省黔西南布依族苗族自治州普安县的植被覆盖度遥感估算，本文精心选择了Landsat 8 OLI和MODIS两种遥感卫星影像数据源。Landsat 8 OLI数据以其30 m的高空间分辨率优势，非常适合进行详细的植被覆盖度分析。2018—2023年的Landsat 8 OLI遥感卫星影像数据源，覆盖普安县全域，特别确保了这些影像在清晰、无云的条件下被捕获，以保障数据质量。此外，MODIS数据以其每天的观测频率和500 m的空间分辨率，为捕捉植被动态变化提供了宝贵的视角。我们特别关注了MODIS的植被指数产品，如MOD13Q1，它提供了16 d 1次的归一化植被指数（NDVI），适用于分析长期的植被覆盖度趋势。在数据处理流程中，首先进行了预处理，包括辐射定标、大气校正和几何校正，以消除数据中的误差和偏差。接下来，采用了影像融合技术，结合了Landsat 8 OLI的高空间分辨率和MODIS的高时间分辨率的优势，以获得更全面的植被覆盖度信息。计算了NDVI能有效反映植被的健康状况和覆盖程度。最后，应用了监督和非监督分类方法对植被覆盖度数据进行分类，并进行时间序列分析，以识别植被变化的模式和趋势[1]。

1.3 植被覆盖度估算方法

在植被覆盖度估算中，综合采用了多种遥感卫星影像数据源和方法。首先，使用归一化植被指数（NDVI）作为主要的遥感指标，通过计算Landsat 8 OLI数据中的近红外波段（NIR）和红光波段（RED）的反射率差值得到的，其公式为DVI=(IR-ED)/(IR+ED)。NDVI能够反映出植被的密度和健康状况，是估算植被覆盖度的关键因素。接下来，通过像素二分模型来计算植被覆盖度，该模型假设每个像素由植被和非植被两部分组成。植被覆盖度的计算公式为VC=(DVI-DVI,min)/(DVI,max-DVI,min)。其中，DVI,max和DVI,min分别代表研究区域内植被和裸土的NDVI的最大值和最小值。为进一步分析植被覆盖度的变化趋势，利用MODIS提供的长时间序列NDVI数据进行时间序列分析。这种分析有助于揭示植被覆盖度的季节性变化和年际变化，为理解植被变化提供了重要的视角。

1.4 估算结果与分析

如表1所示，通过结合Landsat 8 OLI和MODIS数据发现，2018—2023年，普安县的平均植被覆盖度从60%增至64.5%。这反映出该区域植被覆盖度的总体增加，尤其在春季和夏季，植被增长更为显著，与该地区的降雨模式和生长季节相一致。此外，我们还观察到在特定区域（如靠近水源的地方），植被覆盖度的增长尤为突出。虽然整体上植被覆盖度呈增长趋势，但在不同区域之间存在差异，例如山区和丘陵区的植被恢复较为明显，而人口密集和农业活动频繁的区域则增长较慢。影响植被覆盖度变化的主要因素包括自然因素（如降水量和气温变化），以及人为因素（如植树造林活动、农业管理改进和生态保护政策）。这些结果表明普安县的植被覆盖度在近年来整体呈现增长趋势，显示了该地区生态环境的整体改善。但为了持续保护和改进该地区的生态环境，需要注意区域间的差异，并根据这些差异采取相应的措施。

表1　植被覆盖度数据表

2 贵州省黔西南地区植被覆盖度的变化分析

2.1 分析方法

在本研究中，首先，本文利用时间序列分析，分析了MODIS提供的长期NDVI数据，以识别和量化植被覆盖度随时间的变化。该方法能有助于观察到植被覆盖度的季节性变化和年际变化，特别是能够揭示植被生长的周期性模式。其次，运用变化检测技术，比较了不同时间点的Landsat卫星影像，以便识别在特定时间段内植被覆盖度的显著变化，如由于城市化、自然灾害或农业活动引起的变化。此外还借助地理信息系统（GIS），以空间分析的形式，更详细地研究了植被覆盖度变化的地理分布。通过GIS，我们能够可视化植被变化，并将其与地形、气候和人类活动等因素进行关联分析[2]。

2.2 时间序列变化分析

在普安县进行的植被覆盖度时间序列变化分析中，本文通过MODISNDVI数据识别了几个关键事件，这些事件显著影响了该地区植被的生长。2019年春季，与2018年同期相比，NDVI值显著增加，这与当年春季异常增多的降水量密切相关，为植被生长提供了充足的水分。然而，到了2020年夏季，该地区遭受了严重干旱，导致夏季NDVI值比前一年同期下降了5%，干旱对植被生长产生了显著的负面影响，尤其是在未灌溉的农田和草地区域。到了2021年，随着降水量恢复并实施了一系列植树造林和水土保持措施，普安县的植被覆盖度恢复到正常水平，夏季NDVI值较2020年同期增长了约7%。2022年，得益于持续的生态保护措施和良好的气候条件，普安县的植被覆盖度继续增长，特别是在山区和丘陵区，NDVI值显示出比前几年更高的水平。这些具体事件的分析不仅揭示了植被覆盖度变化的复杂性，也显示了自然条件和人为干预如何共同影响区域生态系统的状态，为未来的环境管理和生态恢复提供了重要的参考。

2.3 影响因素变化分析

在普安县植被覆盖度变化分析中，通过综合气候数据、MODISNDVI时间序列、社会经济发展记录和实地调查结果，确定了几个关键影响因素。如表2所示，首先，气候变化对植被覆盖度产生了显著影响，这一点通过对比NDVI数据和气象记录得到证实。例如，2019年春季的降水量增加带来了植被增长，而2020年夏季的干旱事件则导致了植被覆盖度的显著下降。其次，自然灾害，如干旱，通过年际NDVI数据变化也显示了对植被的直接影响。人类活动的影响体现在生态保护措施和植树造林项目上，这些措施在2021年和2022年促进了植被覆盖度的恢复和增长。地理和地形因素的影响通过植被覆盖度数据和GIS分析得出，尤其是山区和丘陵区域的植被覆盖度较高，这与这些区域的自然生态条件更为适宜有关。最后，社会经济因素对植被状态的影响是通过对比社会经济发展数据和植被覆盖度趋势得出的。这些综合分析揭示了普安县植被覆盖度变化的复杂性，强调了在未来制定环境保护政策和管理措施时需要考虑多方面因素的重要性。

表2　普安县植被覆盖度变化影响因素

3 天然林资源保护区植被覆盖度优化建议

第一，针对普安县天然林资源保护区植被覆盖度的优化，结合分析出的关键影响因素，建议采取综合策略，加强气候变化适应工作，特别是加强应对极端天气事件的预警系统，并开发适应气候变化的农业和林业管理模式。例如，在干旱易发区域建立灌溉系统；在洪水易发区域实施河岸植被稳固和水土保持工程[3]。

第二，持续和扩大生态保护项目，如植树造林和水土保持项目，同时提倡可持续的土地利用和管理实践。考虑到地理和地形因素的差异，应实施差异化的生态保护和管理措施，特别是在山区和丘陵地带加强自然保护区的建设和管理。

第三，平衡社会经济发展与生态环境保护的关系，推广生态友好型的发展模式，如生态农业和绿色城市建设，以促进普安县生态环境的持续改善。

4 结语

针对贵州省黔西南布依族苗族自治州普安县植被覆盖度的全面分析，揭示了该地区植被覆盖度变化的复杂性及其背后的多种影响因素。从气候变化的影响、自然灾害的挑战，到人类活动的积极作用，以及地理和社会经济因素的综合影响，这些因素共同塑造了普安县植被的当前状态和未来趋势。本研究不仅为普安县的环境保护和生态恢复提供了科学依据，也为类似地区的自然资源管理提供了参考。普安县需要采取相应的策略，包括加强气候适应、实施有效的生态保护措施、促进社会经济与环境保护的协调发展，以实现植被覆盖度的持续提升和天然林资源的有效保护。

[1]余涛，庞勇，蒙诗栎，等. 天然林资源保护工程区植被覆盖度遥感估算及变化分析[J]. 北京林业大学学报，2023，45（5）：1-13.

[2]李超，罗栋梁，李雪梅，等. 2000—2018年天山植被生态质量综合评价[J]. 兰州大学学报（自然科学版），2021，57（4）：528-536.

[3]周旗，张海宁，任源鑫. 1961—2016年渭河流域极端降水事件研究[J]. 地理科学，2020，40（5）：833-841.

10.3969/j.issn.2095-1205.2024.03.08

TP751;Q948

C

2095-1205(2024)03-28-03

张勇（1991—），男，云南鲁甸县人，本科，助理工程师，研究方向为林业调查规划。