基于NDVI對長樂市植被現狀的分析

福建師范大學 地理科學學院 許慧瓊 楊文龍

基于NDVI對長樂市植被現狀的分析

福建師范大學 地理科學學院 許慧瓊 楊文龍

一、長樂市概況

長樂市位于福建省東部沿海、閩江口南岸，東瀕臺灣海峽，西與閩侯縣毗鄰，南與福清市相連，北與馬尾區隔江相望。該市地理坐標為北緯 25°40′～26°04′，東經 119°24′～119°59′，陸地總面積658 km2，其中耕地面積321 km2。長樂市屬于準半島，地貌為低山丘陵，山丘呈“丁”字形分布于中部和南部,水域(含界內閩江)面積50.67 km2，海域面積約1 000 km2，江海岸線長130 km。長樂市氣候暖熱濕潤，屬南亞熱帶海洋性季風氣候，植被類型屬亞熱帶季雨林。年平均氣溫19.3 ℃，年實際日照時數1 837.6 h，無霜期333 d。年降水量1 382.3 mm，5－6月份降水量占年降水量的24% ～ 34%，7－9月份降水量占年降水量的29% ～ 42%。

二、植被實驗數據及處理

1．植被實驗數據來源，運用Sport遙感圖像數據,數據格式為TIFF。2008年,長樂市分別采用SPOT–5（2.5 m）分辨率全色和SPOT–5（10 m）分辨率多光譜數據為遙感數據源生成TIFF圖像。這兩幅影像的成像時間基本一致，在分析變化時具有可比性。數據經過輻射校正、幾何粗校正、大氣訂正等處理，增強了其對植被的敏感度，減少了外部干擾因素。

2．植被實驗數據處理。處理步驟如下：

（1）在分辨率為10 m的影像上，進行（band3*3+band1）/4的波段運算，得到接近藍色波段的波動值。并將其與2，3波段融合，顯示出接近真彩色波段的影像，有利于目視解譯。

（2）將分辨率為2.5 m的影像中的波段與分辨率為10 m的彩色影像進行brovey變化，使植被區中同一類型地物內部平滑、邊界突出，有助于畫圖。

（3）通過比較幾種圖像的增強效果，選定用經過線性拉伸2%的增強處理后的影像，并進行銳化。

（4）通過比值變換和對比度變換來消除山體陰影。

（5）對比長樂市行政圖對邊界進行裁剪。處理后的長樂市植被分布如圖1所示。

圖1 長樂市植被分布

三、土地利用類型及判讀標志

1.土地利用類型劃分。按照歐洲土地分類系統，結合研究區特殊的低山丘陵地貌，可將研究區土地利用類型分為6類，分別是人工地面、建設用地、森林及半自然區域、農用地、濕地和水域。本文，筆者選取森林及半自然區域作為研究對象。其中，森林及半自然的區域的二級分類還包括森林和灌叢及草本植被區。

2.遙感影像預判。可以利用遙感影像預判對森林及半自然區域進行用地判讀標志。直接判讀標志是指能夠直接反映和表現目標地物信息的遙感圖像的各種特征，包括遙感影像上的色調、色彩、大小、形狀、陰影、紋理、圖形等。解譯者利用直接解譯標志可以直觀識別遙感圖像上的目標地物。森林及半自然區域用地判讀標志如下：

（1）形狀。森林及草地在遙感影像上常呈塊狀分布且形狀不規則，邊界常呈波浪線條，多分布在山地及丘陵周圍。

（2）色調和色彩。色調和色彩是地物波譜在圖像片的表現。采用不同波段融合的圖像，其色調反映的意義是不同的。本文，筆者所選用的波段融合后的森林及草地在影像上呈綠色。密集區域的顏色純正，密度稀疏區域的顏色較淺。

（3）位置。森林及草地多分布在山地或者丘陵地帶。市區以及海邊也偶見分布。

四、研究方法及結果

1.研究方法。

（1）NDVI的概念。歸一化植被指數（NDVI）是近紅外波段NIR與可見光紅波段RED數值之差與這兩個波段數值之和的比值，即NDVI＝（NIR－RED）／（NIR＋RED）。

（2）NDVI值。NDVI是植物生長狀態及植被空間分布密度的最佳指示因子，可在很大程度上消除地形和大氣的干擾，與植物分布密度呈線性相關。NDVI值為－1 ～ 1，負值表示地面覆蓋為云、水、雪等，對可見光高反射；0表示有巖石或裸土等，NIR和RED近似相等；正值表示地表有植被覆蓋，且數值隨覆蓋度增大而增大。

（3）根據NDVI值反映長樂市植被的覆蓋度。根據NDVI指數數值對長樂市覆蓋度進行等級劃分，分析長樂市的植被分布狀況。對分辨率為10 m的波段進行NDVI變換，生成NDVI圖。NDVI值越大，所呈現出來的顏色越淺。NDVI變換后長樂市植被分布如圖2所示。

圖2 NDVI變換后長樂市植被分布

2．研究結果。

（1）長樂市植被指數的相關數據。NDVI的取值為-1 ～ 1，在圖2中最大值為0.640 449，最小值為－0.711 538，平均值為-0.118 260。根據不同數值植被覆蓋區的情況，可以對植被覆蓋最好的區域和植被覆蓋最差區域的NDVI值進行比較，將NDVI圖像等密度分割劃分出等級。長樂市植被分布NDVI圖像等級如圖3所示。

圖3 NDVI圖像等級

根據NDVI圖像等密度劃分原則，又可以將圖像上的植被情況分為4級。其植被分布等級情況見表1。

表1 長樂市植被等級情況

根據谷歌地圖、NDVI處理及實地考察所得的數據可知，目視解譯得到森林及半自然用地的二級分類。將行政區圖層轉化成興趣區突出森林及半自然用地，可以更直觀地看出長樂市區的森林及半自然用地分布情況。

（2）長樂市植被分布中存在的問題。雖然長樂市的植被覆蓋度為良，植被覆蓋度較高，但其中也存在一些問題。長樂市植被分布等密度分布情況如圖4所示，目視解譯所得的森林及半自然區域二級分類情況如圖5所示。

圖4 長樂市植被等密度分布情況

圖5 長樂市森林及半自然區域二級分類情況

將圖4，圖5進行比較可知，長樂市的植被分布存在以下幾個問題。

一是植被分布不均勻，較為集中。長樂市的大部分植被集中分布在西部，呈帶狀分布。這與長樂市山地丘陵多集中在西部，并且山地呈北東西南走向有關。

二是長樂市區的植被覆蓋率較低。市區內多為草地植被，人工林和生態林較為缺乏。

三是沿海防護林系統不夠完善。沿海防護林較少、結構不夠合理，防護林系統不完善。為此，要加強沿海地區的防護林建設，保障生態安全和人們的生命財產安全。

五、加強長樂市森林及半自然用地利用的措施

1.提高植被覆蓋率。通過退耕、退果、退養還林等措施，有效提升防護林的功能；可以利用廢雜地、閑置地建設鄉村公園；在河道水系種植多種樹種，擴大綠色領地，不斷提高森林覆蓋率。

2.加強市內林業公園的建設。這樣，不僅可以增加城市綠化面積，給市民提供適宜的生活環境，而且對長樂市的生態旅游經濟也有一定的促進作用。

3.加強監管力度。在沿海基干林帶的建設過程中，基干林帶內的各類非法養殖場、采砂場是影響建設的主要問題。為此，今后要明確沿海基干林帶的范圍，進行合理規劃；配置專職護林員，強化管護力度；對于污染和損害沿海防護林的事故，一定要予以嚴肅處理。

4.加強沿海防護林的建設。沿海防護林具有削弱風速、減小地表溫度日較差、減輕“海煞”危害、防蝕效應和抗臺風的防護效益等功能。因此，加強沿海防護林建設勢在必行。

六、結論

綜上，長樂市要依托當地自然植被的資源優勢，建立以森林植被為主體的生態體系，充分發揮森林的生態、經濟和社會功能，保障經濟社會的可持續發展，建設人與自然和諧相處的生態區。筆者認為，加快造林綠化是提高長樂市森林覆蓋率的基礎措施，是拓展環境承載空間的有效途徑，是打造宜居環境的根本舉措，也是經濟建設的重要組成部分。