基于RS影像的黄土高原典型区域植被变化及驱动力研究

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植被是陆地生态系统的重要组成部分,是链接各种生态要素的重要纽带。黄土高原土壤蓄水性极差,部分地区荒漠化严重,土层覆盖不连续且粘着性较低,不利于地表植被的生长。延安和榆林地区地处黄土高原的中心地带,属于黄河中游,在外部环境及人类活动的影响下,该区域的生态系统极易发生退化。因此,本文选取黄土高原典型区域延安市和榆林市为研究区域,分析气候和社会经济因素对植被的影响。本研究以2000-2015年的MODIS数据为基础,结合气象、土地利用、社会经济等数据,基于GIS、RS、SPSS22.0平台,运用反距离权重、结构方程模型、Pearson相关分析等方法,研究了延安和榆林地区的植被覆盖度时空变化,以及植被变化的影响因素。主要工作如下:(1)植被覆盖度时空变化特征以2000-2015年的MODIS NDVI数据为数据源,利用Arc GIS系统进行数据处理,基于像元二分模型、趋势分析等理论分析研究区的植被覆盖度,得出劣覆盖度、低覆盖度、中覆盖度和高覆盖度四种类型的植被覆盖度空间分布。总体上,从研究区时间序列年植被覆盖度图像可以得出,2000-2015年间,研究区植被覆盖度整体在0.35~0.55之间,中间略有波动。利用趋势分析得出2000-2015年研究区植被整体呈现增加趋势,有73.45%的植被像元处于改善之中,明显改善的区域主要集中在延安市和榆林市交界处的中部和东部地区。(2)气候要素时空变化特征依据黄河流域气象站点监测数据,获取研究区逐日降水、气温数据,进一步合成年降水、季降水及年均气温、季均气温等气象数据。利用趋势分析、相关分析等理论分析降水、气温的变化趋势及空间差异。2000-2015年降水量呈缓慢上升的趋势,上升速率为4.9159mm/a,研究区年降水量在16a间94.9%的区域呈现增加趋势,5.1%的区域呈减少趋势,斜率最大值为12.295,最小值为-2.2467。2000-2015年均气温的均值为9.924℃,季均气温分别为22.373℃,11.513℃,9.448℃,-4.189℃,变化趋势率依次为夏季>春季>秋季>0>冬季。气温受地形、气候等因素的影响导致研究区的年均气温在空间上呈现差异。(3)植被影响因素研究基于植被覆盖度和气象数据,利用相关分析得出年、季降雨量与植被覆盖度相关系数分别为0.42(年)、0.41(春季)、0.65(夏季)、0.1(秋季)和0.02(冬季)。年、季气温与植被覆盖度相关系数分别为0.11(年)、0.15(春季)、0.1(夏季)、0.02(秋季)和-0.28(冬季)。研究表明,降水对植被覆盖度的影响比气温显著,且气温对植被的影响存在时滞效应。采集研究区GDP、耕地、农产品产量等信息,结合对数个村庄进行的实地走访调查数据,利用结构方程模型,进一步探索了人口压力、非农经济和农业经济对植被恢复的影响,结果显示农村人口表现出负向影响。根据主成分分析结果,GDP、农村人口、总人口、耕地面积、降水和气温的贡献率分别为41.4%、-38.3%、35.7%、32.8%、21.3%和7.1%。
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