基于多源遥感数据三峡库区重庆段建成区扩张及其植被NPP影响研究

来源 :重庆工商大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:yiqikeren
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随着城市发展的不断推动,城市空间出现了显著的动态变化。建成区作为城市空间的重要构成要素,也是城市空间演变动态的重要表现形式,其在城市化进程中表现出数量和规模快速增长的趋势。植被净初级生产力作为表征碳循环的重要指标,能够反映出区域植被群落生产能力以及陆地生态系统的质量状况,然而,建成区的扩张在很大程度上影响了NPP的变化轨迹。从全球或者区域尺度研究人类活动导致的建成区变化及其对植被NPP的影响,不仅有利于加深对全球碳循环及其调节机制的了解,而且对城市的土地利用和区域生态规划具有重要意义。本研究将三峡库区重庆段作为研究区域,以2000-2015年的夜间灯光数据、重庆市统计年鉴作为基本数据,对建成区进行提取,运用ArcGIS软件和各类指数对建成区扩张特征加以分析,并通过MOD17A3数据分析三峡库区重庆段2000-2015年植被NPP的时空分布情况及变化特征,进而深入探讨研究区内建成区发展规模与程度上的改变对植被NPP的影响。研究结果表明:(1)以2013年NPP/VIIRS数据为基础数据,将其与对应年份呢的DMSP/OLS数据进行拟合,通过获取的模拟方程得到对应时期的DMSP/OLS数据,并且通过空间分布以及各像元数据相关性、标准差的分析,认为模拟效果较好,该整合方法切实可行,研究得到了2000-2015年的连续夜间灯光数据集。(2)2000-2015年库尾区的建成区以北为扩张方向,而库腹的建成区扩展主要在北东北地区和南西南地区;建成区重心主要分布在渝北区,说明建成区发展方向逐渐向北移动;研究区紧凑度指数均不到0.1,呈现先降后增再降的趋势,建成区形态变化呈现出“离散-聚集-离散”的演变规律;城市边界分维数在2000-2003年期间的变化波动较大,先增后减,在2003-2013年间,建成区扩张的分维数较平稳,在2014年和2015年,建成区扩张表现出明显的外部延申式发展。(3)结合高程加以分析,建成区主要在分布在丘陵地区,面积占比在78%-83%范围浮动,其次是平原地区和低山地区,面积占比分别在15%和5%左右。从坡度角度分析,主要分布在斜坡地区,平均面积占比在43%左右,陡坡和缓坡地区占比较大,均在20%左右,紧接着是急坡地区,而急陡坡地区的占比最小,面积占比不及1%。作为山地区域,平原至微倾斜平原在整个研究区的占比很小,仅占3.5%左右,但是在建成区中的占比提高到了7%以上,最高达到9.61%。(4)2000-2015年研究区植被NPP年际均值在481.512-658.557 gC·m-2·a-1间浮动,植被净初级生产力的总体水平较好,但其时空分布上存在差异,东南部的植被NPP明显高于西北部;以长江流域为界,植被NPP南高北低,且南部区域具有明显差异性。建成区单位面积的植被NPP明显小于研究区整体的平均值,但建成区的植被NPP总值仍然呈现出上升的态势,零值占比逐渐降低;从2000年与2015年的植被NPP差值和变化率可以看出,正向变化大于负向变化的栅格数,且变化幅度越大,栅格数占比反而越小;植被NPP出现明显负增长的区域主要集中在建成区范围内,明显正增长的区域出现在渝东北的云阳县和开县,变化幅度较缓的栅格分布比较零散,空间规律不强。(5)从夜间灯光数据的角度可以很好的解释,随着建成区的不断扩张,虽然建成区面积在不断增加,但是新增建成区范围内的开发程度比老建成区的开发程度要小得多,这也是导致建成区植被NPP均值在2000年、2005年、2010年和2015年逐年增大的重要原因。(6)从建成区土地利用转型的角度分析,三峡库区重庆段植被NPP在各地类的均值分布体现为草地>耕地>林地>未利用地>建设用地>水域,建成区植被NPP的下降一定程度上是建成区土地利用转型而导致的,特别是大量耕地转为建设用地对该范围下植被净初级生产力造成显著的负面影响。2000-2015年土地利用结构信息熵弹性系数和综合变化弹性系数均为负值,表明三峡库区重庆段建成区土地利用变化对建成区植被NPP在2000-2015年间体现为抑制作用。
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