基于MODIS NDVI數(shù)據(jù)的濰坊市植被覆蓋動態(tài)變化分析

摘要：植被是生態(tài)環(huán)境中的重要組成部分，研究植被的生長狀況對于生態(tài)保護和經(jīng)濟建設起著至關(guān)重要的作用。不同的地區(qū)，高低不同的植被覆蓋率可能是影響本地區(qū)到底發(fā)展成為何種等級的城市，甚至是發(fā)展成為城市或者鄉(xiāng)村的重要因素，例如，高植被覆蓋度的地區(qū)，植被茂盛，植物光合作用等活動強烈，空氣質(zhì)量狀況優(yōu)良，更適宜人們生活，更容易發(fā)展成為城市;而植被覆蓋度低的地區(qū)，如沙漠、戈壁等，人口密度可能會相應降低，發(fā)展成為城市可能會相對困難，這種地區(qū)，除去自然條件不適合人類生存的情況，應更重視植樹造林、退耕還林、還草的過程，因此，掌握植被覆蓋度的分布變化規(guī)律，對當?shù)氐木G化建設和生態(tài)發(fā)展具有重要的指導意義。

關(guān)鍵詞：環(huán)境;數(shù)據(jù);分析

近年來，城市植被覆蓋率受到越來越多的關(guān)注，人們也在一步步的探索更多的研究方法。MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品中的歸一化植被指數(shù)（NDVI）則是被普遍使用，效果也較好的一種。NDVI數(shù)值的大小能指示植被覆蓋變化，被廣泛地使用于植被覆蓋率變化檢測和農(nóng)作物估產(chǎn)的研究之中。

一直以來，歸一化植被指數(shù)都被看作是描述植被覆蓋率的重要數(shù)據(jù)。本文以濰坊市2000年、2004年、2009年和2013年4個時期的MODIS植被指數(shù)產(chǎn)品為數(shù)據(jù)源，其中2009年下載1-12月份數(shù)據(jù)12幅影像，利用基于NDVI的像元二分模型提取了植被覆蓋率信息，分析了濰坊市14年間的植被覆蓋率變化趨向，并以2009年為例，剖析了濰坊市植被覆蓋的月際變化。氣象數(shù)據(jù)選取了2000年、2004年、2013年9月份和2009年全年12個月的平均氣溫和降水量數(shù)據(jù)。

一、研究區(qū)概況

濰坊（35°32’-37°26’N， 118°10’-120°01’E） ，山東省下轄地級市，位于山東半島的中部。濰坊市總面積15859km2。濰坊市北部平原、沿海灘涂分布廣泛，南部丘陵山地廣布，地勢南高北低，構(gòu)成幾個臺階。

濰坊市屬于海濱丘陵城市，氣候是典型的溫帶季風氣候，冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨，雨熱同期，冬冷夏熱，四季分明：年平均氣溫13.5℃，年平均降水量約為650mm.濰坊市植被覆蓋率總體較高，植物品種豐富，導致其生態(tài)系統(tǒng)十分復雜。國內(nèi)外學者運用NDVI對植被覆蓋度變化分析方面做了很多研究，也取得了很多成果，給我們留下許多值得借鑒學習的研究方法，本文章利用MODIS數(shù)據(jù)分析了濰坊市2000年至2013年植被覆蓋率的動態(tài)變化趨向以及2009年全年的月際植被覆蓋率動態(tài)變化，并且結(jié)合對應年份、月份氣象數(shù)據(jù)，分析了NDVI值與氣溫、降水量變化之間的聯(lián)系，此次研究對于促進濰坊市生態(tài)環(huán)境保護、優(yōu)化城市與鄉(xiāng)鎮(zhèn)的綠化格局非常有參考價值。

二、數(shù)據(jù)來源及預處理

（一）氣溫、降水資料

本次試驗過程中用到的氣溫、降水量資料來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)，數(shù)據(jù)集名稱為中國地面氣候資料月值數(shù)據(jù)集。實驗選取了濰坊市2000、2004、2013年9月份以及2009年全年12個月的氣溫與降水量資料，利用Excel軟件統(tǒng)計整理，最終獲得研究區(qū)2000年、2004年、2009年和2013年9月份的月均氣溫及降水量數(shù)據(jù)圖和2009年各月氣溫降水量數(shù)據(jù)圖。

（二）MODIS13Q1遙感數(shù)據(jù)資料

本實驗進行過程中使用的遙感數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，此次研究利用的是MODDIS13Q1產(chǎn)品中的分辨率為250m×250m的歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)合成時間為16天，接下來對遙感數(shù)據(jù)進行了NDVI數(shù)據(jù)的提取、投影轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)裁剪等預處理，然后通過建立像元二分模型，建立植被覆蓋率和NDVI之間的聯(lián)系，利用公式計算植被覆蓋率?；贜DVI的植被覆蓋率像元二分模型可表示為：

利用公式（2.1）計算研究區(qū)域的植被覆蓋率，確定純裸土區(qū)域的NDVI值和純植被覆蓋區(qū)域的NDVI值是計算過程的關(guān)鍵，在獲得的實驗數(shù)據(jù)中，兩個值都在一定范圍內(nèi)移動，這是因為在實際的遙感數(shù)據(jù)獲取過程中，大氣效應、云層和水體等地面覆蓋類型的影響是不可避免的。本文根據(jù)研究區(qū)域的NDVI值的累積概率分布，選擇5%至95%的數(shù)據(jù)區(qū)間，代入公式（2.1）中，分別計算各個時期的植被覆蓋率，并按照濰坊市植被覆蓋率總體特點和相關(guān)植被覆蓋研究等級分類標準，

將計算出的F值劃分為以下五個等級。

基于此等級劃分表，進一步運用ENVI.classic中的Color mapping對不同區(qū)域不同等級植被覆蓋率進行了顏色的劃分，以便于我們更加直觀的觀察研究區(qū)域不同時期的植被覆蓋率的動態(tài)變化。另外，我們還通過使用ENVI軟件中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能。求出不同時段研究區(qū)NDVI的平均值，并利用Excel制作成折線圖。

二、數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

（一）本次實驗結(jié)果表明：濰坊市的植被覆蓋率年際變化呈現(xiàn)下降的趨勢，高植被覆蓋率地區(qū)顯著減少，低植被覆蓋率區(qū)域增多，此現(xiàn)象的產(chǎn)生與人類活動關(guān)系密切;而植被覆蓋率的月際變化結(jié)果顯示，其變化與氣溫降水的月際變化有非常大的相關(guān)性，并且，植物的自然生長和人們農(nóng)業(yè)種植活動對植被覆蓋的月際變化也有很大影響。

（二）鑒于濰坊市十年間高植被覆蓋率區(qū)域的顯著減少，除去某些自然因素，如氣溫降水量等人類不可控制的影響因素，我們更應該多從自身尋找原因，例如是否因為不合理的建設開發(fā)而侵占了農(nóng)用耕地、林地草地等，為了人類自身更好的生存環(huán)境，也為了子孫后代能夠生活在一個更美好的地球家園中，我們更應該從自身做起，從小事做起。本文用到的MODIS遙感數(shù)據(jù)均來自地理空間數(shù)據(jù)云，在這個平臺上，能利用的最新數(shù)據(jù)是2013年的，距今已經(jīng)將近7年，所以本次研究成果的時效性相對較差，有待于進一步更新。

參考文獻：

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作者簡介：

張文峰（1996—）女，漢，山東省濰坊市昌樂縣，學生，碩士在讀，魯東大學，學科教學。