基于遥感的重庆市永川区植被覆盖度时空演变分析

发布时间：2020-05-09

　　摘要以2003年、2010年和2017年的LandsatTM/OLI遥感影像为数据源，利用ENVI5.2采用归一化植被指数和像元二分模型提取了永川区的植被覆盖度，并在ArcGIS10.2中进行数据处理与统计，揭示了永川区的植被覆盖度的时间与空间的演变特征。结果表明，2003年、2010年和2017年永川区的总体植被覆盖度较好，分别为0.5791、0.5925和0.6201，以高植被覆盖度和较高植被覆盖度为主，研究期内的植被覆盖情况不断改善。本研究为永川区的生态建设、农业发展提供了一定的数据支持。

　　关键词植被覆盖度;遥感;归一化指标指数;生态建设;重庆永川

　　植被是对生长于地表的所有植物群体的统称，它连接着水分、大气与土壤内循环，是维持陆地自然生态系统稳定的主力军，并且在气候调节、水土保持、防风固沙、水源涵养以及土壤改良方面起着不可替代的作用，是人类得以生存和发展不可或缺的一部分[1-2]。植被覆盖度通常被理解为植被(包括叶、茎、枝)在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比，是衡量地表植被覆盖情况的一种重要指标[3]。

　　植被覆盖度数据的获取一般有2种方法，实地测量法和遥感反演法[4]。前者为传统测量方法，虽然精度较高，但费时费力，不适合大尺度、长时间植被覆盖的测量。随着遥感技术的发展，遥感测量技术应运而生，该方法方便快捷，适用于多时相、大尺度区域的植被覆盖度的监测，成为众多学者和科研人员获取植被覆盖度的有效手段。如马琳雅等[5]利用遥感数据MODIS分析了甘南州草地生长季期间植被覆盖度的时空变化特征;张喜旺等[6]综合了中分辨率和低分辨率的遥感影像的优势，研究出了一种针对植被覆盖度的时相变换方法;刘正佳等[7]利用遥感SPOT-VGT为基础数据估算了三江源地区植被覆盖度，并分析其与气候因子之间的关系。

　　植被作为最重要的资源之一，能够为一个区域提供良好的生态环境，永川区位于长江上游，拥有“茶山竹海”“乐和乐都”“中华梨村”等景点，具有较好的生态环境，被评为“国家森林城市”“全国粮食生产先进单位”等，因而生态文明建设乃重中之重。基于此，本文利用遥感影像数据，提取出永川区2003—2017年的3期植被覆盖度数据，以揭示研究区的植被覆盖度的时空演变特征，对该区域的农业发展、生态建设有一定的参考价值。

　　1研究区域与方法

　　1.1研究区概况

　　永川区隶属于重庆，位于长江上游北岸，地处东经105°38′～106°05′、北纬28°56′～29°34′，历来是重庆西部和川东南地区重要的商业物资集散地和政治、经济、文化中心。该区以山地和丘陵为主，属于亚热带季风性湿润气候，全年平均气温17.7℃，年平均降雨量1015.0mm。永川区幅员面积约为1576km2，下辖16个镇、7个街道，至2017年，常住人口112.0万人，城镇常住人口76.1万人，城镇化率为67.9%。

　　永川区有森林面积6.39万hm2，森林覆盖率达47.9%，森林植被种类丰富，植物的垂直分布较为明显，山岭为常绿针阔混交林，山中部为针阔叶林区。全区以乔木林为主，占现有森林资源的39.8%，乔木林中桉树最多，占现有森林资源的19.3%。

　　1.2数据来源

　　遥感数据来自地理空间数据云(http：//www.gscloud.cn/)，分别为2003年、2010年的Landsat5TM和2017年的Landsat8OLI数据，所选取的图像均为5—8月植被生长旺盛时期，且含云量极少，能较好地反映出植被生长情况。其他辅助数据包括永川区的行政区划图、2017年土地利用数据、DEM数据、2017年永川区统计年鉴等。

　　1.3数据处理方法

　　1.3.1数据预处理。由于遥感影像在成像的过程中受到多种因素的影响，会产生一定的误差，这些误差会降低遥感数据的质量，从而影响图像分析的精度[8]，所以在进行遥感分析时需要对图像进行预处理。本文的数据预处理包括几何纠正、辐射定标、大气校正、图像裁剪等，为后续植被覆盖度的提取做好准备。

　　1.3.2植被指数提取。植被指数又称光谱植被指数，可以在只需要光谱信号的情况下，定性、定量地评价植被的覆盖、生长活力等状况，简单有效地表达植被状态的信息[9]。归一化植被指数(NDVI)对土壤背景的变化十分敏感，并且会随着绿色植被覆盖度的增加而迅速增大，是最为常用的一种指标指数[10]。

　　1.3.3植被覆盖度提取。像元二分模型是目前植被覆盖度反演的一种实用的估算模型，由于模型输入参数简便，计算结果可靠，而被广泛应用[11]。该模型假设一个像元由有植被覆盖部分Sveg与无植被覆盖部分Ssoil组成，那么卫星传感器观测到的光谱信息S就由这2个因子线性加权组成，则植被覆盖度fc就是像元中植被覆盖部分所占的面积[12]

　　2结果与分析

　　利用遥感软件ENVI5.2对永川区2003年、2010年以及2017年的3期遥感影像图进行预处理后，获取到了该地区的植被覆盖度。为便于分析，本文按照等间距将植被覆盖度分为5个等级，分别为为低覆盖度(0

　　2.2植被覆盖度空间变化分析

　　从植被覆盖度等级图可以明显看到，高植被覆盖度的区域主要分布在研究区的北部，为条带状，该区域为永川区的几大山脉，如高丰坡、仙鹅山、黄瓜山等，其用地类型为林地。低植被覆盖度的区域主要在研究区的中部，该区域为永川区的胜利路街道、中山路街道和南大街街道，是永川区的城区，从图中可以侧面反映出该城区随着时间在向外扩张。中覆盖度和较高覆盖度的区域则广泛分布于研究区，用地类型以耕地和草地为主

　　为了更加精确直观地反映出各个等级的植被覆盖度相互之间的变化情况，将研究区的3期植被覆盖度数据利用ArcGIS10.2进行叠置分析，得到了永川区2003—2010年、2010—2017年植被覆盖度等级变化图(图2)。为便于分析，将由高等级植被覆盖度变为低等级植被覆盖度的区域划分为植被退化区，植被等级不变的区域划分为植被保持区，由低等级植被覆盖度变为高等级植被覆盖度的区域划分为植被改善区。由图2可以看到，2003—2010年的植被退化区主要集中在研究区的南部，中部和北部区域植被保持区和植被改善区交错出现;2010—2017年的植被保持区域占了较大的面积，植被改善区多集中在永川区的几条山脉上，其中东北方向的最为明显的植被改善区域为永川区的著名旅游景点“茶山竹海”。

　　3结论与讨论

　　永川区2003年、2010年、2017年的植被覆盖情况较好，植被覆盖度分别为0.5791、0.5925和0.6201。随时间呈现出增加的趋势，研究区的植被覆盖度以中覆盖度、较高覆盖度和高覆盖度为主，3种类型所占的比例相近，共占研究区面积的比例约为80%。低覆盖度和较低覆盖度的面积在研究期间逐渐减小，中覆盖度的面积几乎不变，高覆盖度和较高覆盖度的面积则逐渐增大。

　　高植被覆盖度区域主要为永川区的几条山脉，低植被覆盖度区域为永川区的城区。2003—2010年永川区的北部区域为植被改善区，南部区域为植被退化区;2010—2017年永川区以植被保持区为主，并伴随着山脉区域的植被改善。

　　植被覆盖度是评价一个地区生态环境的重要指标之一，永川区在2003年、2010年、2017年间植被覆盖度不断提高，表明该区域的政府及群众十分重视生态环境的建设，并且也取得了一定的效果，但其区域的南部以及城区的植被覆盖度还有待改善。

　　基于遥感的重庆市永川区植被覆盖度时空演变分析相关期刊推荐：《现代农业科技》于1972年创刊，是经国家科技部批准、面向国内外公开发行的国家级优秀农业技术研究性期刊，每月10日、20日出。本刊融学术性、指导性、实用性于一体，设有农艺学、园艺学、植物护理学、林业科学、农业工程学、资源与环境科学、动物科学、食品科学、农业基础科学、农业经济学等栏目，涵盖了农业生产和农村经济发展的方方面面。