基于遥感技术的荒漠化监测方法研究

【摘要】：我国是受荒漠化危害最为严重的国家之一。截至2009年底,全国荒漠化土地面积为263.37万km2,占我国国土面积的27.36%。准确、及时的进行荒漠化监测,掌握全国荒漠化动态,对我国荒漠化治理工作有着极为重要的指导作用。国家林业局自1994年开始,每5年进行一次全国荒漠化监测。到目前为止,四次荒漠化监测在掌握我国荒漠化动态、制定防治相关政策以及荒漠化治理等方面发挥了巨大的作用。 依据《联合国防治荒漠化公约》,以往荒漠化监测范围是根据Thornthwaite计算可能蒸散量的方法划分荒漠化气候类型区。但在我国,由于受Thornthwaite方法和荒漠化地区气象台站分布及数据的局限性(一些地区气象站较少,同时时间较短),该监测范围仍有待调整。与此同时,众多荒漠化监测指标中存在着相互重复、难于获取等不足。另外,每五年进行一次的全国荒漠化监测工作投入了大量的人力、物力和财力,且监测周期较长,难以及时的获取年度荒漠化动态信息和避免监测年气候波动对荒漠化动态分析的影响。 针对以上问题,本研究采用现代遥感技术和地面调查相结合的方法,对全国荒漠化潜在发生范围进行修订,并提出了快速、经济和适合年度荒漠化宏观监测的方法。具体包括：1)利用气象数据与NOAA/AVHRR NDVI时间序列的偏相关分析确立NDVI反演湿润指数MI的可行性,进而利用所反演的湿润指数进行荒漠化气候区划和荒漠化潜在发生范围的确定；2)根据大量地面实测的植被覆盖度数据与多尺度遥感数据进行逐级回归分析,结合像元二分模型反演了全国近11年的植被覆盖度,并以植被覆盖度作为荒漠化监测指标对近11年全国荒漠化程度进行划分和动态监测。通过初步研究和分析,得到以下结论： (1)根据NDVI和地理信息所反演湿润指数进行的荒漠化气候区划,较好的修订了现有气候区划中存在的不足。本文的气候区划将青藏高原地区各气候区边界向东南方向扩展,将横断山脉和华北平原等局部地区划出荒漠化潜在发生范围,将原荒漠化气候区划中极干旱区内部分绿洲划入荒漠化潜在发生范围之内。基于NDVI的气候区划确定的荒漠化潜在发生范围面积为3630543.7 km2,比国家使用的荒漠化潜在发生范围增加313511.5 km2。所增加范围主要位于青藏高原地区,其他地区荒漠化潜在发生范围与原气候区划基本一致。 (2)基于经验模型法和像元二分模型,利用典型荒漠化地区的地面样方、TM、MODIS植被指数反演了2000-2010年逐年全国植被覆盖度。反演结果较客观的反应了近年来荒漠化地区的植被覆盖度动态变化。 (3)利用基于MODIS-NDVI反演的2000-2010年全国植被覆盖度和修订的荒漠化潜在发生范围进行了近11年荒漠化程度和动态监测,结果表明2000-2002年全国荒漠化程度明显减小,2002-2010年,全国荒漠化程度总体稳定中存在局部波动；全国荒漠化面积变化主要来自于内蒙古东部和黄土高原地区,且降水是荒漠化面积波动和程度变化的主要驱动力。上述结果与以往全国荒漠化监测结果基本一致。