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重庆市植被指数时空变化研究

李惠敏  
【摘要】: 植被的生长一般受到多方面因素的影响,即相对固定的地形因子,长时间累计变化的温度、降水等气候因子,人口分布、GDP增加及城市化过程等的人为因子。其中地形因子和气候因子可称为自然因子,它们奠定了植被空间分布的总体格局。人为因子则引起植被的局部变化。从长期来看,自然因子和人为因子都驱动着植被分布格局及其变化,但是在短期内,人类活动则是主要的驱动因素。本文主要研究地形因子、气候因子和人为因子与植被覆盖之间的关系,从而更好的解释植被变化情况,为重庆市生态环境的调节改善提供一定的依据。 本研究运用1998-2007年1 km空间分辨率的SPOT-VGTS10数据,提取重庆市归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)影像,共计351景。采用Savitzky-Golay滤波平滑处理、最大值合成法、线性回归分析、时间序列分析等方法研究重庆市NDVI、降水量、温度、人口、GDP等的动态变化情况,构建重庆市的NDVI、气象因子、人为因子的时序数据集;分析重庆市NDVI及各因子的空间分布格局;探讨重庆市NDVI与气象因子,地形因子,人为因子之间的关系。主要研究成果包括: (1)运用Savitzky-Golay滤波技术,可有效地去除NDVI数据中的云、气溶胶及异常值的影响,NDVI时序数据经过滤波平滑后,能更好地反映植被覆盖情况,为研究重庆市植被覆盖变化奠定了基础。 (2)重庆市NDVI的年平均值和各年NDVI值都表现出较强的稳定性。从1999年到2007年NDVI总体呈上升趋势,说明重庆市植被量逐年增加。空间分布特征表明,在四个种植业分区(渝东北、渝南、渝中和渝西)各年份NDVI值大小趋势基本保持一致。根据NDVI值排序表现为:渝东北渝南渝中渝西。而各年NDVI则表现出明显的季节性,在1月份和8月份分别为谷值和峰值。另外NDVl年际变化率也表明重庆市近十年植被覆盖量增加,且西部除主城外最为明显。 (3)以区县为单位研究各区域旬NDVI与同期降水量、平均气温的相关性发现,NDVI与二者均有较好的相关性,但是NDVI与平均气温相关性远远大于与降水量的相关性。季节NDVI与同期降水量及温度相关性的空间分布结果表明,春季降水量与NDVI在空间上呈正相关;气温对NDVI的影响较为显著,正相关面积占总面积的比例达到72%。夏季NDVl与降水量仅在西北部及中北部个别地区为正相关,其余各地均呈负相关;NDVI与温度总体以正相关为主,在西部地区尤其是主城地区呈现较显著的负相关性;东南部地区及西南部相关性较小。秋季东北部大巴山区NDVI与降水量相关系数较大,其余地区呈负相关;NDVI与温度的相关性则明显呈现出东部地区为正相关,西部地区为负相关的现象。在冬季,东北及东南部各地NDVI受到降水量的影响较大,长江以北大部分地区与降水量呈负相关;与其他季节相比,东北部及东南部地区冬季NDVI受温度的影响相对有所减小,部分地区的植被情况受温度的影响并不大,而西部则呈现很强的正相关性,相关系数达到0.8左右。 (4)NDVI与高程有一定的相关性,其中渝东北地区相关性最为明显。而坡度、坡向与NDVI的相关性不明显。 (5)重庆市最大化NDVI与人口及GDP均呈负相关,负相关的面积分别达到51.59%和54.39%;通过研究1999年到2006年积分NDVI与城市化的关系表明,城市化对重庆市的植被也有一定的影响,与城市化率呈负相关关系。


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