2007-2017年合肥市植被覆蓋度動(dòng)態(tài)變化

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610000)

植被覆蓋度是指植被在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計(jì)區(qū)總面積的百分比，是衡量區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境變化的綜合量化指標(biāo)。采用歸一化植被指數(shù)(NDVI)和像元二分模型估算植被覆蓋度變化情況，不僅模型簡(jiǎn)單，不依賴于地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可操作性強(qiáng)，而且可以在一定程度上表征植被的生長(zhǎng)狀況和變化。近幾年利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行地表植被覆蓋觀測(cè)的研究也越來越多。

合肥市是安徽省的省會(huì)城市，地處長(zhǎng)江淮河之間，巢湖之濱，是國(guó)家首批命名的3個(gè)“全國(guó)園林城市”之一，號(hào)稱綠色城市、生態(tài)城市。近幾年，合肥市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，市政建設(shè)呈迅猛發(fā)展態(tài)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口膨脹和城市擴(kuò)張，不可避免地帶來一些城市問題，如生態(tài)環(huán)境趨于惡化現(xiàn)象。本文以NDVI和像元二分法估算合肥市的2007-2017年植被覆蓋度，分析其植被覆蓋變化情況，對(duì)于保護(hù)城市生態(tài)建設(shè)的成果，為城市生態(tài)評(píng)價(jià)及生態(tài)安全評(píng)估提供參考。

一、研究區(qū)概況

合肥作為安徽省省會(huì)城市，位于安徽中部，地理坐標(biāo)為30°56′N～32°30′N，116°40′E～117°58′E。合肥市現(xiàn)轄肥東、肥西、長(zhǎng)豐、廬陽(yáng)4個(gè)縣，1個(gè)縣級(jí)市巢湖市，位于江淮之間、巢湖之濱，具有承東啟西、貫通南北的重要區(qū)位優(yōu)勢(shì)，總面積11445.1km2，人口796.5萬，是全省政治、經(jīng)濟(jì)、文化和金融中心，也是全國(guó)四大科教城市之一。

二、研究方法與數(shù)據(jù)處理

(一)數(shù)據(jù)源與預(yù)處理

研究區(qū)所采用的數(shù)據(jù)為2007年、2017年Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)，條帶號(hào)為121，行編號(hào)為38，空間分辨率為30m。首先對(duì)遙感影像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)、大氣校正、假彩色合成等預(yù)處理，再通過ENVI軟件圖像利用行政矢量邊界進(jìn)行裁剪，得到研究區(qū)的遙感影像圖。

(二)NDVI和植被覆蓋度的計(jì)算

1.歸一化植被指數(shù)(NDVI)

NDVI能夠反映植被生長(zhǎng)狀態(tài)，與植被覆蓋度緊密相關(guān)，因此是目前運(yùn)用最廣泛的植被指數(shù)之一。近紅外波段與可見光波段的數(shù)值之差比上這兩個(gè)波段數(shù)值之和的結(jié)果即歸一化植被指數(shù)(NDVI)：

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)

(1)

2.植被覆蓋度遙感估算(FVC)

本文應(yīng)用最為廣泛的像元二分模型估算合肥市的植被覆蓋度，利用歸一化植被指數(shù)NDVI計(jì)算植被覆蓋度：

FVC=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)

(2)

其中，NDVIsoil為全土壤或無植被覆蓋的像元NDVI值，NDVIveg為全部由植被覆蓋的像元NDVI值。利用像元二分模型估算植被覆蓋度的關(guān)鍵是計(jì)算NDVIsoil和NDVIveg。NDVIsoil和NDVIveg一般取一定置信度范圍內(nèi)的最大值和最小值，置信度的取值主要根據(jù)該地區(qū)的實(shí)際情況確定，本文分別取NDVI累積概率分布在5%和95%的NDVI值作為NDVIsoil和NDVIveg。

三、結(jié)果分析

(一)植被覆蓋度變化特征分析

2007-2017年合肥市的植被覆蓋度空間分布特征是以主城區(qū)為中心，城區(qū)植被覆蓋度低，外圍植被覆蓋度高。合肥市的植被覆蓋度良好，植被覆蓋度較高的地區(qū)占據(jù)合肥市大部分地區(qū)，區(qū)域中有一個(gè)顯著的高植被覆蓋區(qū)是位于西南部的大蜀山森林公園，這些都與實(shí)地的情況一致。2007-2017年植被覆蓋度變化分析可知，合肥市的植被覆蓋度分布發(fā)生明顯變化，植被覆蓋度顯著減少的區(qū)域主要分布在合肥市高新區(qū)、政務(wù)區(qū)、湖濱新區(qū)等經(jīng)濟(jì)發(fā)展活躍的區(qū)域，由于近幾年建設(shè)力度較大，城市擴(kuò)張，大量農(nóng)田轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，導(dǎo)致該地區(qū)植被覆蓋度顯著減少。植被覆蓋度增加區(qū)域明顯少于減少區(qū)域，顯著增加區(qū)域主要是由于水塘轉(zhuǎn)化為農(nóng)田綠地。合肥市多個(gè)區(qū)域植被覆蓋度均有輕微改善，其中改善集中分布在合肥市的北部和南部，包括長(zhǎng)豐縣、肥西縣和廬江縣區(qū)域。

(二)植被覆蓋變化的驅(qū)動(dòng)力分析

1.人類活動(dòng)因素

近年來，合肥市城市建設(shè)迅速發(fā)展、擴(kuò)張，城鎮(zhèn)化步伐加快，經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展直接造成植被覆蓋度的下降。因此，如何協(xié)調(diào)城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)，已經(jīng)成為合肥市政府急需解決的問題。

2.自然因素

植被生長(zhǎng)除了受到人類活動(dòng)的影響外，自然因素也在很大程度上影響植被生長(zhǎng)狀況，如氣溫和降水直接影響植被的長(zhǎng)勢(shì)。例如，大蜀山森林公園區(qū)域的植被覆蓋變化較小，由于人類活動(dòng)的減少，植被自身的調(diào)節(jié)和保護(hù)使得蓄水能力相應(yīng)提高，促進(jìn)植被的生長(zhǎng)。

四、結(jié)論

本文基于2007年、2017年NDVI數(shù)據(jù)，利用像元二分模型估算合肥市的植被覆蓋度。結(jié)果表明，合肥市植被覆蓋度空間分布特征是以主城區(qū)為中心，城區(qū)植被覆蓋度低，外圍植被覆蓋度較高。利用像元二分模型方法操作簡(jiǎn)單、速度快，得到的植被覆蓋度也可以客觀地反映植被生長(zhǎng)變化的情況，為相關(guān)部門評(píng)估生態(tài)環(huán)境、制定城市建設(shè)做參考。