长江干流宜宾段植被覆盖变化遥感分析

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植被作为地表主要成分之一,是生态系统存在的基础。植被覆盖变化对区域生态、环境、气候等都有着重要的影响和作用。长江干流宜宾段属于长江上游,也是川南经济区的重要区域。近20年来,由于国家加大对沿江经济发展的建设力度,同时四川省着力打造川南经济建设区,长江干流宜宾段的经济得以迅速增长。但是随着人口的增长,相应的自然资源、土地资源等的需求量也在不断增加,导致人地矛盾突出,生态环境质量下降,从而威胁人类健康。而植被具有水土保持、防风固沙、气候调节、净化空气、保持生态多样性等作用,在长江干流宜宾段中,它扮演了重要角色,包括生态、环境、景观、旅游、区域文化、水文等,植被的建设早在本世纪初就已提上日程,因此,分析与评价该区域的植被覆盖变化对于该区域的生态环境保护和人地和谐共处具有明显的重要意义。本研究以长江干流宜宾段,包括翠屏区、南溪区和高县作为研究区域,以Landsat TM/ETM+、DEM、坡度、坡向、Google Earth等遥感数据,以及相关统计年鉴和矢量数据等作为研究数据源,基于遥感与GIS技术,结合景观生态学和数理统计知识,首先通过数据预处理,有效修复ETM+数据的缺失缝隙和去除或减少影像残云,然后分析与评价研究区2000-2010年植被覆盖变化,并分析它与自然、人为因素的相关关系,最后利用岭回归分析得到植被覆盖度模拟估算模型,并预测了研究区2020年各植被覆盖度面积比例。研究结果表明:(1)2000-2010年年均NDVI值的变化基本情况为:2000-2003年为下降,2003-2010年逐渐上升,整体趋势为增加;NDVI均值主要在0.28~0.4之间波动变化,反应研究区植被覆盖整体大致分布较好。像元尺度的NDVI均值分布中,0.3~0.6占90.58%,>0.6仅占3.5%。年均NDVI值变化与年NDVI最大值存在显著相关关系,表示NDVI最大值也能反应植被变化情况。(2)由NDVI变化趋势(Slope)分析表明,全区中度改善分布比较广泛,近11年来研究区植被整体覆盖变化改善与退化同时存在,但改善区域(包括轻度改善、中度改善和显著改善)面积占区域面积约71.52%,而退化区域(包括轻度退化、中度退化和严重退化)面积占区域面积约17.2%,说明近11年来长江干流宜宾地区植被覆盖整体有所改善。(3)2000-2010年各植被覆盖等级变化中,高值植被覆盖区面积增加趋势最明显。在知识分类系统支持下,对2000、2005和2010年的NDVI二值化影像分类得到的植被覆盖动态变化图表明,近11年来研究区植被覆盖有所改善,植被覆盖面积变化为增加趋势。由不同NDVI等级影像叠加表明,近11年来,研究区中高植被覆盖生长区面积最大,其次为高植被覆盖生长区,表明2000-2010年植被覆盖变化以中高、高植被覆盖为主。此外,将植被覆盖动态变化图与植被覆盖生长图耦合分类得到了2000-2010年的植被覆盖动态生长变化特征图谱。(4)虽然人均各植被覆盖等级的面积与各植被覆盖面积的趋势一致,但人均NDVI>0.35的面积趋势为下降。研究区植被覆盖等级综合指数在0.58~0.86之间,反应近11年来研究区不仅在植被空间分布上较好,整体植被覆盖水平也较高。在景观格局分析中,近11年来,尽管高值植被覆盖区的最大斑块面积有增加的趋势,但全区的破碎度趋势却增强;高值植被覆盖区周长面积分维数有减少的可能,反应其分布规则化;各级植被区的面积变异系数有差异,但2010年的高值植被区比2000年的大,反应的是其内部面积的分布不均匀程度大;香农多样性指数有减小的趋势,反应近11年来土地利用的集约化。(5)在相关因素分析中,NDVI均值与MNDWI、地表亮温呈显著的负相关关系,与有效灌溉面积、城镇绿化面积呈显著正相关关系。地形、土地利用变化、政府决策、人口增长等会影响植被覆盖变化。此外,通过岭回归分析得到NDVI均值与年均气温、地表亮温均值、人口、城镇绿化面积、有效灌溉面积和镇区面积的有效显著线性关系模型。(6)以Google Earth作为样方数据源,拟合的植被覆盖度模拟估算模型表明,其具有可靠的精度,计算植被覆盖度相对客观。应用马尔柯夫预测模型预测了研究区2020年各植被覆盖度面积比例,结果表明,高覆盖度面积将超过区域50%。2000-2010年长江干流宜宾段得植被覆盖发生了明显变化,虽然植被覆盖面积呈增加趋势,尤其是高覆盖度面积,但植被覆盖改善与退化同时存在,因此,为了保持生态环境平衡,确保人与自然和谐相处,应继续加强和完善植被生态保护措施。
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