基于MODIS/NDVI的河北省植被指數(shù)時(shí)空變化特征及影響因素分析

摘要：利用2001-2010年MODIS/NDVI數(shù)據(jù)和土地覆蓋產(chǎn)品數(shù)據(jù)，分析了河北省植被指數(shù)變化特征和時(shí)空分布。利用趨勢(shì)分析、偏相關(guān)分析、植被異常指數(shù)分析等方法對(duì)NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出河北省植被空間分布上的平均狀況和變化特征，以及不同植被類型在不同地區(qū)、不同海拔高度上的時(shí)空變化規(guī)律。結(jié)果表明，①2001-2010年河北省植被指數(shù)年際變化整體呈增加趨勢(shì)。植被指數(shù)分布有明顯的地區(qū)差異，呈現(xiàn)北部強(qiáng)于南部、西部強(qiáng)于東部、張家口及滄州市優(yōu)于其他地區(qū)的空間格局。②各植被類型NDVI值大小表現(xiàn)為針闊葉混交林>闊葉林>灌叢>農(nóng)田>草地>非植被，其中研究期間針葉林和濕地兩種植被類型年平均植被指數(shù)變化明顯。③2001-2010年河北省氣溫呈下降趨勢(shì)，降水量變化平穩(wěn)，增長(zhǎng)緩慢。而且植被指數(shù)與氣溫的偏相關(guān)分析系數(shù)有正有負(fù)；而與降水量的偏相關(guān)分析系數(shù)均為正值。⑤河北省不同類型的植被分布與地形尤其是高程有一定的相關(guān)性，但研究結(jié)果受河北省整體海拔高度的影響，相關(guān)性不大。

關(guān)鍵詞：河北?。籑ODIS/NDVI；氣溫；降水；偏相關(guān)分析

中圖分類號(hào)：P28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）14-3605-08

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.14.017

Abstract：Using MODIS/NDVI data and land-cover data in the time series of 2001-2010 in Hebei province， the spatial distribution and dynamic change characteristics of vegetation index were analyzed. MODIS/NDVI data were calculate by tendency analysis method， anomaly vegetation index analysis， and partial correlation analysis. The average condition and change characteristics of vegetation spatial distribution can be reflected from the data analysis. Besides， the time-space dynamic characteristics of vegetation index of different vegetation types are studied in different regions and different elevation gradient and. The results indicated that（1）During the past 10 years， the annual change of the vegetation was slowly increasing in Hebei province. There are significant spatial distribution differences for vegetation index with the north and west better than the south and east， and the growth in Zhangjiakou and Cangzhou better than other areas.（2）The values of NDVI in different vegetation types are in the following sequence；broadleaf mixed forest > needle forest > shrub > farmland > grassland. The annual average trend of coniferous forest and wetlands changed significantly.（3）The results show that temperature decreased in Hebei province in the last 10 years. The precipitation change was stable in Hebei province， and increased slowly. There is positive or negative partial correlation coefficient between NDVI and temperature in the 10 years. However， there existed a positive correlation coefficient between NDVI and precipitation.（4）The results suggested that the distribution of vegetation type had a certain correlation with the terrain， especially the height. Affected by the overall elevation in Hebei province， the correlation is not obvious.

Key words： Hebei province；MODIS/NDVI；temperature；precipitation；partial correlation analysis

政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第四次評(píng)估報(bào)告顯示[1]，1906-2005年全球在過去100年間地表平均溫度上升了約0.74 ℃。而中國(guó)在過去100年中，氣溫也呈上升趨勢(shì)，約升高0.5～0.8 ℃，但降水年際變化特征突出，增減不一，地區(qū)間波動(dòng)差異顯著[2，3]。植被作為生態(tài)系統(tǒng)的主體，既是氣候變化的承受者，也對(duì)氣候變化產(chǎn)生反饋?zhàn)饔?，?duì)全球變化研究起重要的指示作用[4，5]。在全球氣候變暖的背景下，中國(guó)的植被變化明顯增強(qiáng)，而植被對(duì)氣候變化的響應(yīng)亦成為專家學(xué)者研究的熱點(diǎn)。

河北省地處華北平原，地形地貌復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)多樣。近年來河北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅速，在氣候變化和人類活動(dòng)的影響下，生態(tài)環(huán)境發(fā)生了明顯變化。本研究利用河北省2001-2010年的MODIS/NDVI數(shù)據(jù)、40個(gè)氣象站點(diǎn)逐日氣溫、降水資料和土地覆蓋數(shù)據(jù)，研究了河北省近10年來不同植被類型的植被指數(shù)時(shí)空變化特征及其與氣溫、降水、地形和人為因素的相關(guān)性，對(duì)研究氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)相互作用機(jī)制具有重要意義，同時(shí)期望為河北省地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供一定的技術(shù)支持。

1 研究區(qū)概況

河北省地處華北平原，位于北緯36°03′-42°40′，東經(jīng)113°27′-119°50′，轄區(qū)總面積為18.77萬km2，簡(jiǎn)稱冀。內(nèi)環(huán)北京和天津兩市，周邊與遼寧、內(nèi)蒙古、山西、山東和河南接壤。河北省地形地貌復(fù)雜多樣，西北部為平均海拔在1 300～1 700 m的壩上高原，壩上地區(qū)屬于溫帶草原，畜牧業(yè)發(fā)達(dá)；中部為平均海拔500～1 000 m的太行山、燕山山地，闊葉林分布廣泛，礦藏豐富；東南部為平均海拔50 m左右的河北平原，位于華北平原內(nèi)，地勢(shì)平坦，是主要的農(nóng)作物種植區(qū)。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

遙感數(shù)據(jù)采用美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）提供的2001-2010年河北省地區(qū)MODIS/NDVI數(shù)據(jù)和土地覆蓋產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)統(tǒng)一地圖投影為WGS84地理坐標(biāo)系，統(tǒng)一分辨率為1 km×1 km。氣象數(shù)據(jù)來源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)（http：//cdc.cma.gov.cn/）提供的2001-2010年河北省境內(nèi)及周邊其他省份共計(jì)40個(gè)氣象站點(diǎn)的逐日數(shù)據(jù)，其中包括河北省境內(nèi)20個(gè)氣象臺(tái)站數(shù)據(jù)（圖1）。計(jì)算得到各氣象站點(diǎn)的月降水總量、月平均氣溫以及年降水總量、年平均氣溫。地形數(shù)據(jù)來源于中國(guó)科學(xué)院數(shù)據(jù)云（http：//www.csdb.cn/）提供的90 m分辨率數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，利用ENVI軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、拼接和掩膜處理，得到高程數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括耕地面積數(shù)據(jù)和人口數(shù)據(jù)，來源于河北省對(duì)外公布的統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

1）趨勢(shì)分析。研究所用的一元線性回歸分析方法是運(yùn)用最小二乘法，逐像元預(yù)測(cè)植被指數(shù)與時(shí)間t之間的線性關(guān)系[6]。所求斜率b即代表每個(gè)柵格的年均植被指數(shù)變化趨勢(shì)，計(jì)算公式為：

式中，xi為時(shí)間代表值，如2001，……2010年分別為1，2，3……10；yi為像元i的植被指數(shù)NDVI；x為年份代表值的平均數(shù)；y為對(duì)應(yīng)像元的多年平均值；n為樣本數(shù)，b為變化趨勢(shì)。當(dāng)b>0時(shí)，表示植被指數(shù)增加；當(dāng)b<0時(shí)，表示植被指數(shù)減少。

2）植被異常指數(shù)分析。結(jié)合相關(guān)研究，陳維英等[7]和Anyamba等[8]采用距平植被指數(shù)反映植被異常變化程度，為了避免季節(jié)性變異因素的影響，閆俊杰等[9]采用了Liu等[10]和Barbossa等[11]學(xué)者提出的標(biāo)準(zhǔn)化處理的植被異常指數(shù)，其值更能精確反映植被異常的變化。

式中，zi為第i年的植被異常指數(shù)，NDVIi為第i年的NDVI值，NDVI為年NDVI的累積平均值，δ為NDVI值的標(biāo)準(zhǔn)差。植被異常指數(shù)對(duì)地表干濕狀況較敏感，zi<0時(shí)，表示該時(shí)期氣候干旱，植被生長(zhǎng)比正常水平差；zi>0時(shí)，表示該時(shí)期氣候多雨，植被生長(zhǎng)比正常水平好。

3）偏相關(guān)分析。地理系統(tǒng)是一個(gè)龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，各要素之間都存在某種聯(lián)系，單一要素改變時(shí)，也會(huì)引起其他要素的變化，而偏相關(guān)分析可以有效地解決這一情況。計(jì)算公式為：

式中，rxy.z表示將變量z視為常數(shù)后，變量x與y的偏相關(guān)系數(shù)；rxy、rxz、ryz分別表示x與y、x與z、y與z之間的相關(guān)系數(shù)。

其中，相關(guān)系數(shù)計(jì)算公式為：

式中，rxy表示變量x與y的相關(guān)系數(shù)；范圍在 [-1，1]。xi表示第i年年平均NDVI值；yi表示第i年的年平均氣溫、年降水量；x和y分別表示NDVI和氣溫、降水的多年平均值。

3 研究區(qū)植被NDVI時(shí)空變化特征

3.1 不同植被類型空間變化特征

根據(jù)IGBP已有的土地覆蓋分類系統(tǒng)和河北省地區(qū)地形地貌、氣候和植被類型的特點(diǎn)，將研究區(qū)植被類型系統(tǒng)劃分為針葉林、闊葉林、針闊葉混交林、灌叢、草地、濕地、農(nóng)田和非植被8個(gè)類別。分類統(tǒng)計(jì)河北省各植被覆蓋類型NDVI年際變化，其中針闊葉混交林>闊葉林>灌叢>農(nóng)田>草地>非植被，10年間針葉林和濕地年平均植被指數(shù)趨勢(shì)變化明顯（圖2）。各類型植被指數(shù)的年線性趨勢(shì)系數(shù)除針葉林、灌叢、濕地為負(fù)外，闊葉林、針闊葉混交林和草地的線性趨勢(shì)系數(shù)為正。說明河北省近10年針葉林、灌叢和濕地的植被指數(shù)呈減少的趨勢(shì)；而闊葉林、針闊葉混交林和草地的植被指數(shù)呈增加的趨勢(shì)，其中草地增加最大，闊葉林、針闊葉混交林次之；其他覆蓋類型的植被指數(shù)變化不顯著。分類統(tǒng)計(jì)河北省各覆蓋類型的近10年平均NDVI值，數(shù)值廣泛分布在0.2～0.6之間。

3.2 不同分區(qū)的植被空間特征

由圖3可知，冀東地區(qū)2001-2010年植被指數(shù)呈緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)，分類統(tǒng)計(jì)各植被類型NDVI變化，其中闊葉林、針葉林和濕地年平均植被指數(shù)趨勢(shì)變化明顯，起伏較大。各類型植被指數(shù)的年線性趨勢(shì)系數(shù)除闊葉林、草地、農(nóng)田為正外，其他植被類型的線性趨勢(shì)系數(shù)均為負(fù)。說明近10年闊葉林、草地和農(nóng)田的植被指數(shù)呈增加的趨勢(shì)。

由圖4可知，冀中地區(qū)2001-2010年植被指數(shù)呈緩慢增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，分類統(tǒng)計(jì)各植被類型NDVI年際變化，其中濕地和針葉林年平均植被指數(shù)趨勢(shì)變化明顯，起伏較大。各類型植被指數(shù)的年線性趨勢(shì)系數(shù)除針葉林為負(fù)外，闊葉林、針闊葉混交林、草地和濕地植被類型的線性趨勢(shì)系數(shù)均為正。說明近10年針葉林的植被指數(shù)呈減少的趨勢(shì)，闊葉林、針闊葉混交林、草地和濕地的植被指數(shù)呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)，灌叢和農(nóng)田的植被指數(shù)變化不明顯。

由圖5可知，冀北地區(qū)2001-2010年植被指數(shù)呈緩慢增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，分類統(tǒng)計(jì)各植被類型NDVI年際變化，其中濕地年平均植被指數(shù)趨勢(shì)變化明顯，起伏較大。各類型植被指數(shù)的年線性趨勢(shì)系數(shù)除灌叢為負(fù)外，針葉林、闊葉林、針闊葉混交林、草地和濕地植被類型的線性趨勢(shì)系數(shù)均為正。說明近10年灌叢的植被指數(shù)呈減少的趨勢(shì)，針葉林、闊葉林、針闊葉混交林、草地和濕地的植被指數(shù)呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)，農(nóng)田的植被指數(shù)變化不明顯。

由圖6可知，冀南地區(qū)2001-2010年植被指數(shù)呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)態(tài)勢(shì)，分類統(tǒng)計(jì)各植被類型NDVI年際變化，其中濕地、針葉林和闊葉林年平均植被指數(shù)趨勢(shì)變化明顯，起伏較大。各類型植被指數(shù)的年線性趨勢(shì)系數(shù)除非植被表現(xiàn)不明顯外，闊葉林、針闊葉混交林、草地和濕地植被類型的線性趨勢(shì)均為正，且趨勢(shì)較明顯，針葉林、灌叢和農(nóng)田次之。說明近10年冀南地區(qū)的植被指數(shù)均呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)，環(huán)境有所改善。

3.3 研究區(qū)植被NDVI空間差異特征

河北省地區(qū)2000-2011年植被NDVI標(biāo)準(zhǔn)差介于0.001～0.146之間，整體表現(xiàn)為西北地區(qū)和東部沿海地區(qū)變化最劇烈，中部地區(qū)次之，東北部地區(qū)變化最小。具體而言，除非植被外，近10年植被NDVI變化明顯的地區(qū)主要分布在張家口市、滄州市東部、石家莊市、保定市及衡水市中部地區(qū)；而變化趨勢(shì)較小的地區(qū)主要為研究區(qū)的西北部，包括承德市等地區(qū)。針葉林、闊葉林、濕地植被覆蓋類型NDVI變化最劇烈，灌叢、草地次之，其他植被類型變化不明顯（圖7）。

利用線性回歸系數(shù)計(jì)算柵格中每一個(gè)像元值的年際變化情況，即在像元尺度的動(dòng)態(tài)傾向，從而明確研究區(qū)10年間NDVI植被指數(shù)年際變化趨勢(shì)的空間分布情況。當(dāng)b<0時(shí)，表明像元值隨時(shí)間變化呈減小趨勢(shì)；當(dāng)b>0時(shí)，表明隨時(shí)間變化像元值呈增加趨勢(shì)，且b值越大增長(zhǎng)越快。河北省地區(qū)植被NDVI變化趨勢(shì)的平均值為0.23%/10年，NDVI呈增加趨勢(shì)的面積占74.41%，主要分布在張家口市、滄州市、衡水市和承德市大部；NDVI呈減少趨勢(shì)的面積占25.29%，其中張家口市西北部、唐山市、秦皇島市南部、保定市南部、石家莊市、邢臺(tái)市中部、邯鄲市中部和廊坊市北部存在植被退化現(xiàn)象?？傮w而言，近10年河北省地區(qū)植被NDVI變化趨勢(shì)為：北部強(qiáng)于南部、西部強(qiáng)于東部、張家口及滄州市強(qiáng)于其他地區(qū)。

4 河北省地區(qū)NDVI影響因素分析

4.1 河北省地區(qū)氣候變化特征

植被覆蓋變化與氣候因子之間的關(guān)系是研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變化響應(yīng)程度的重要前提和基礎(chǔ)，而溫度和降水是影響植物生長(zhǎng)的兩個(gè)重要方面。研究區(qū)2001-2010年的年平均氣溫，年均氣溫波動(dòng)較大，變化呈緩慢下降趨勢(shì)，減速為0.5 ℃/10年，其線性趨勢(shì)線斜率為-0.05。溫度峰值出現(xiàn)在2002、2004和2007年，其中2007年氣溫升高明顯。2008-2010年氣溫持續(xù)下降。分類統(tǒng)計(jì)研究區(qū)2001-2010年的年總降水量，年降水量波動(dòng)不大，變化呈上升趨勢(shì)，增速為104.7 mm/10年，其線性趨勢(shì)線斜率為10.47。降水量峰值出現(xiàn)在2003和2008年，波谷出現(xiàn)在2002、2006和2009年。10年來年均氣溫和降水總量空間特征的比較分析，可以得出：

1）10年間河北省氣溫空間變化不大，氣溫隨著緯度和海拔的增高而降低，尤其是張家口、承德壩上地區(qū)以及河北省與山西省交界處太行山脈地區(qū)年均氣溫最低；河北省南部平原地帶氣溫最高。其他地區(qū)次之，為過渡區(qū)域。10年間，低氣溫的區(qū)域面積在逐漸擴(kuò)大，而高氣溫的區(qū)域面積在逐漸減少，只是變化極其緩慢。

2）研究區(qū)內(nèi)降水量由西北向東南呈階梯式增長(zhǎng)，而這種梯狀分布與地形海拔有一定的相關(guān)性，與西北部壩上高原區(qū)、中部山地、東南部平原區(qū)相對(duì)應(yīng)。

4.2 植被異常指數(shù)的變化分析

根據(jù)公式（2），實(shí)現(xiàn)植被異常指數(shù)的逐像元計(jì)算，得到2001-2010年河北省植被異常指數(shù)的空間分布。河北省地區(qū)地形復(fù)雜，在地形條件的影響之下，不同區(qū)域水熱條件各異。植被異常指數(shù)對(duì)干濕環(huán)境變化響應(yīng)敏感，受局部小氣候影響河北省地區(qū)植被異常指數(shù)變化的區(qū)域性差異很大。

張家口市和承德市之間的壩上草原地區(qū)分別于2004年和2001年出現(xiàn)最高值和最低值；河北省中部保定市、石家莊市、衡水市一帶的農(nóng)業(yè)種植區(qū)則于2007年和2001年出現(xiàn)最高值和最低值，2008年時(shí)該區(qū)的植被異常指數(shù)也達(dá)到較高值。就整個(gè)地區(qū)植被異常指數(shù)的平均狀況來看，2001年是降水量較低和氣溫較低的年份，研究區(qū)植被異常指數(shù)平均值為-1.14，成為植被覆蓋最低的一年；2008年和2004年均是降水量較高和氣溫較低的年份，研究區(qū)植被異常指數(shù)平均值為0.90、0.62，成為植被覆蓋最高的兩個(gè)年份。2003年降水最多，氣溫也較低，植被異常指數(shù)小于0的面積占總面積的57.3%；2002年降水最少，年累積降水量占平均值的86.3%，受干旱脅迫，研究區(qū)79.0%的面積植被異常指數(shù)小于0，整個(gè)區(qū)域的平均值也降到了-0.61（表1）。

4.3 NDVI與氣候因素相關(guān)分析

為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及研究結(jié)果的可信度，植被NDVI變化對(duì)氣候因子的響應(yīng)采用逐站點(diǎn)進(jìn)行偏相關(guān)分析的方法，具體做法為：根據(jù)研究區(qū)氣象站點(diǎn)位置，利用ArcGIS提取各個(gè)氣象站點(diǎn)周邊（3 km×3 km）年NDVI平均值，作為該站點(diǎn)的NDVI值，進(jìn)而與各個(gè)站點(diǎn)的年平均、降水量進(jìn)行偏相關(guān)分析。

以年為時(shí)間單位，分別計(jì)算各站點(diǎn)NDVI與氣溫、降水的偏相關(guān)系數(shù)，其中NDVI與降水的偏相關(guān)系數(shù)均為正值，且整體呈下降趨勢(shì)；NDVI與氣溫的偏相關(guān)系數(shù)在正負(fù)之間波動(dòng)，且整體呈下降趨勢(shì)（圖8）。

在空間上，NDVI與氣溫的偏相關(guān)系數(shù)較大的區(qū)域在承德市南部、秦皇島市、唐山市等地，而負(fù)相關(guān)區(qū)域主要為承德市北部、張家口市與承德市交界處、滄州市南部以及石家莊市等地；NDVI與降水偏相關(guān)系數(shù)高值區(qū)在廊坊市、保定市、滄州市北部和張家口市等地，且負(fù)相關(guān)區(qū)域位于承德市北部、張家口市及邢臺(tái)市（圖9）。

4.4 NDVI與地形影響因素分析

在研究區(qū)內(nèi)選取20個(gè)樣點(diǎn)區(qū)，樣點(diǎn)區(qū)選擇與河北省境內(nèi)20個(gè)氣象站相同的地理分布，統(tǒng)計(jì) NDVI和海拔高度的平均值，計(jì)算海拔高度與NDVI的相關(guān)系數(shù)。在不區(qū)分植被類型的情況下，2002年的NDVI與海拔高度的相關(guān)系數(shù)為-0.159，2004年為-0.189，2006年為-0.12，2008年為-0.262。結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)的植被指數(shù)與海拔高度呈現(xiàn)弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系。其原因可能是植被類型較多，植被指數(shù)還受海拔高度、地形地貌、氣候、植被覆蓋等因素影響，因此當(dāng)所有影響因素混在一起時(shí)，海拔高度的影響變得不明顯。在研究區(qū)內(nèi)選取分布廣泛的針葉林、闊葉林、針闊葉混交林、草地、灌叢、農(nóng)田6種植被類型為研究對(duì)象，研究不同植被類型的植被指數(shù)與海拔高度的關(guān)系。具體方法如下：將河北省地區(qū)按照每100 m等高距進(jìn)行分級(jí)分區(qū)，并統(tǒng)計(jì)該區(qū)在不同海拔等級(jí)上所包括的所有植被類型的平均植被指數(shù)，以此來分析海拔高度與不同植被類型平均植被指數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系。

由圖10可知，不同類型的植被NDVI隨海拔梯度的上升有不同的變化規(guī)律，而不同時(shí)間的同種類型的植被NDVI隨海拔梯度的變化具有相似的變化規(guī)律。河北地區(qū)的林地主要分布于海拔500 m以上的地區(qū)，植被類型主要為針葉林、闊葉林和針闊混交林，在海拔500～1 500 m之間植被指數(shù)比較平穩(wěn)，隨著海拔的升高，植被指數(shù)緩慢下降。灌叢主要分布于海拔300 m以上的地區(qū)，在海拔300～2 000 m之間植被指數(shù)比較平穩(wěn)，隨著海拔的升高，灌叢零星分布。草地主要分布于海拔200 m以上的地區(qū)，其植被指數(shù)隨著海拔高度的增長(zhǎng)，總體上比較平穩(wěn)但變化曲線出現(xiàn)了一定的波動(dòng)。由于草原的植被種類較多，分布區(qū)域廣，且草原的植被類型本身決定了其容易受溫度、降水等因素的影響，因此，變化曲線的波動(dòng)較大。分界點(diǎn)大致出現(xiàn)在1 500 m左右，低于分界點(diǎn)植被指數(shù)緩慢下降，分界點(diǎn)1 500 m以上植被指數(shù)緩慢上升。說明河北地區(qū)的該海拔高度適合草甸植被的生長(zhǎng)，其中張家口和承德壩上地區(qū)平均海拔在1 500 m左右，屬于典型的草甸式草原。農(nóng)田主要分布在海拔2 000 m高度以下的地區(qū)，植被指數(shù)隨著海拔高度的升高，基本保持不變，始終在一個(gè)很小的范圍內(nèi)變化，這主要因?yàn)檗r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)人工生態(tài)系統(tǒng)，不能單純依據(jù)海拔的變化決定其生長(zhǎng)狀況。

根據(jù)相關(guān)系數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算2001和2010年不同植被類型與海拔高度的相關(guān)系數(shù)（表2）。由表2可知，闊葉林、針闊葉混交林和農(nóng)田的植被指數(shù)與海拔高度有一定的負(fù)相關(guān)性，但相關(guān)性不大；針葉林、灌叢和草地的植被指數(shù)與海拔高度有較強(qiáng)的正相關(guān)性。受河北省整體海拔高度的影響，不同植被類型的植被指數(shù)在海拔差異不明顯的情況下，受地形的影響不大。

4.5 NDVI與人為因素分析

河北省是農(nóng)業(yè)和人口大省，耕地面積、人口數(shù)量的變化和政策導(dǎo)向是人類活動(dòng)影響的重要方面。本研究分析了耕地面積、人口數(shù)量與植被NDVI的相關(guān)關(guān)系。耕地?cái)?shù)據(jù)為2001-2008年的數(shù)據(jù)，耕地面積呈下降趨勢(shì)。人口數(shù)據(jù)為2001-2010年河北省統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，人口數(shù)量呈上升趨勢(shì)（圖11）。由于人口數(shù)據(jù)和耕地?cái)?shù)量變化以年平均值作為計(jì)算單位，它們的變化程度相對(duì)平緩。人口數(shù)量的增加和耕地?cái)?shù)量的持續(xù)減少對(duì)植被覆蓋情況有影響，但影響不大，植被NDVI各年仍波動(dòng)較大，說明近年來植被NDVI的波動(dòng)在一定程度上歸因于氣候變化的影響。人口和耕地的數(shù)據(jù)后期需要細(xì)化，以期更好的對(duì)植被指數(shù)變化研究進(jìn)行模擬演算。

5 小結(jié)與討論

根據(jù)2001-2010年的河北省MODIS/NDVI遙感數(shù)據(jù)及土地覆蓋產(chǎn)品數(shù)據(jù)，和與之相匹配的河北省地區(qū)各氣象站點(diǎn)氣溫、降水觀測(cè)資料，DEM數(shù)據(jù)和河北省耕地、人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行河北省地區(qū)針葉林、闊葉林、針闊葉混交林、灌叢、農(nóng)田、濕地、草地和非植被8種主要植被類型的NDVI與氣溫、降水、DEM、人為因素的影響關(guān)系研究，得出以下結(jié)論。

1）2001-2010年河北省境內(nèi)針葉林、闊葉林、濕地植被覆蓋類型NDVI變化最劇烈，灌叢、草地次之，其他植被類型變化不明顯。河北省地區(qū)NDVI與氣溫和降水均有一定的偏相關(guān)性，NDVI的波動(dòng)與降水變化均為正的偏相關(guān)，與氣溫變化的偏相關(guān)性有正有負(fù)。近年來降水量的增加，是研究區(qū)NDVI增長(zhǎng)的一方面原因。當(dāng)然，科學(xué)的農(nóng)業(yè)措施也會(huì)改變植被生長(zhǎng)對(duì)氣候條件的依賴。

2）河北省NDVI與地形有一定的相關(guān)性。分析原因?yàn)榱值?、灌叢?duì)溫度、降水等環(huán)境因素的響應(yīng)不敏感，而近年來政府加強(qiáng)了環(huán)境保護(hù)力度，人工林的增加使林地對(duì)氣溫、降水的依賴減小，相關(guān)性減弱，因此這些植被的植被指數(shù)隨海拔的變化趨勢(shì)一致，波動(dòng)較小。而草類植被易受氣溫、降水等因素影響，隨著海拔的升高，氣溫、降水有較明顯變化，所以這類植被的植被指數(shù)波動(dòng)也變大。農(nóng)田變化主要受人為和氣候因素兩方面的干擾，當(dāng)?shù)鼐用褚虻刂埔耍x擇合適的農(nóng)作物來適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，因此與影響因素的關(guān)聯(lián)也相對(duì)減弱。

3）人類活動(dòng)僅考慮耕地和人口兩方面不免片面，而森林濫砍濫伐、農(nóng)田過度開墾、植被過度放牧和城市擴(kuò)張，使植被趨于退化，受人類活動(dòng)影響較大。但河北省近年來推行京津風(fēng)沙源治理、三北防護(hù)林、太行山綠化、沿海防護(hù)林等重點(diǎn)造林項(xiàng)目，保護(hù)環(huán)境的力度不斷加大，也是河北省地區(qū)植被改善的主要原因。

本研究中雖考慮了氣候因子（溫度、降水）、地形因素（高程）和人為因素對(duì)植被的影響，如果對(duì)各因素進(jìn)行綜合分析，通過建立相關(guān)數(shù)值模型，模擬和預(yù)測(cè)區(qū)域植被覆蓋，采用物理意義更為明確的生態(tài)模型來進(jìn)行機(jī)理性分析，將更具實(shí)際指導(dǎo)作用，這也將是下一步工作的方向及任務(wù)。

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