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《北京林业大学》 2007年
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基于NDVI时间序列的植被动态变化研究

夏照华  
【摘要】: 荒漠化是世界瞩目的严重生态问题之一,它直接影响着人类经济的发展和社会的稳定。荒漠化(特别是风蚀荒漠化)在一定程度上表现为植被的退化,因此植被的动态变化在一定程度上可以反映荒漠化的动态变化,研究植被的动态变化可以探知荒漠化的动态变化。研究植被变化与气候因子(降水、温度)的关系有利于弄清楚荒漠化与气候因子(降水、温度)之间的关系,有利于开展荒漠化动态变化的遥感研究。本文基于NDVI时间序列数据,采用NOAA/AVHRR 8km分辨率月NDVI和MODIS500m分辨率32天合成NDVI数据,以及同期的降水、温度数据,分析了最近二十多年来NDVI的时空分布规律,以及NDVI与降水、温度之间的关系。基于复直线回归分析,尝试区分NDVI影响因子中的气候因子与人类活动因子。并就NDVI在荒漠化监测与评价中的应用作了简单的阐述。 主要研究成果如下: (1)植被能充当自然环境的“指示器”,能对自然环境状况有一个直观的反映,选取NDVI作为衡量植被状况的因子,能很好的反映地表植被状况的变化。通过运用RS和GIS技术能快速准确的提取的地表植被状况的变化。 (2)NDVI时空分布规律:每年1月到7月植被带从南向北逐渐推移(即绿波现象),而从8月到12月植被带从北向南呈现退缩趋势(即褐波现象)。植被状况最好的月份出现在8月份。通过沿东经115度、108度,沿北纬40度、30度的NDVI样带分析,分析了NDVI的空间分布规律。从宏观上看,NDVI的空间分布规律呈现东高西低,南高北低的趋势。 (3)NDVI的变化趋势:1982~2000年间,NDVI的最低值出现在1992年,峰值出现在1982、1990、1994年。这可能与厄尔尼诺和南方涛动所形成的ENSO现象有关。统计数据表明:占国土面积59.8%的地区其植被状况呈现递增趋势,其中增加趋势显著的地区占国土面积的8.2%。呈现负增长趋势的面积为40.2%,其中显著减少的区域为1.4%。 (4)降水和温度对NDVI具有显著的影响作用,但不同地区影响NDVI的主导因子不同,南方由于降水比较充足,温度是影响南方植被生长的主要因子,而在北方地区,降水成为影响植被状况好坏的主要因素,这种规律在农牧交错区特别明显。研究表明,降水和NDVI之间存在明显的滞后关系,即NDVI与前两月降水总量相关关系最好,对于温度和NDVI之间的关系而言,并没有表现出明显的滞后关系。分析结果还表明,降水的空间分布格局与NDVI的空间分布格局之间存在显著的相关关系,而温度的空间分布格局对NDVI的空间分布格局影响不大。 (5)省级尺度的NDVI与降水、温度之间的相关关系分析结果表明:NDVI、降水、温度的变化趋势与全国NDVI与降水、温度之间的相关关系分布规律一致。 (6)以盐池县为县级尺度研究的典型区,分析表明:NDVI与降水之间存在显著的正相关关系,与温度之间存在负相关关系。NDVI与降水之间存在明显的滞后关系。NDVI与当月和前两个月降水之和相关关系最好。遥感数据分析表明,盐池县最近二十几年来植被状况呈现增加趋势,这与气候和人为活动密切相关。 (7)基于NDVI与降水、温度之间的相关关系,通过复直线回归分析,得出各像元NDVI与降水、温度之间的回归方程,在此基础上计算出NDVI回归值的变化趋势。同时计算回归分析的残差变化趋势。通过该方法可以初步区分引起植被动态变化的气候因素和人为因素。
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