基于MODIS數(shù)據(jù)的若爾蓋草場植被覆蓋時空變化分析

易平 馮文蘭

（成都信息工程學院 四川成都 610000）

為了準確估計若爾蓋草場退化情況，本文根據(jù)植被指數(shù)估算植被覆蓋的原理，利用時序MODISNDVI數(shù)據(jù)的特征信息，通過對若爾蓋濕地不同植被類型NDVI時空特征變化分析，探討了草地退化的空間分布格局，為相關(guān)部門提供決策和管理依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)

若爾蓋濕地地理坐標為33°10′～34°06′N,101°36′～103°25′E，處于青藏高原東部邊緣，素有“川西北高原的綠洲”之稱。其行政區(qū)域包括四川省的若爾蓋、紅原、阿壩、松潘，青海省的久治縣，甘肅省的瑪曲、碌曲等，總面積約5.3萬平方公里，總?cè)丝诩s為26.15萬。本文的研究區(qū)域為若爾蓋濕地在四川省內(nèi)的部分，其總面積約為4.2萬平方公里，海拔高度在3300米至3600米。

1.2 研究方法

1.2.1 植被覆蓋度的估算

植被覆蓋度是描述植被群落狀況的重要參數(shù)之一，是衡量地表植被生長、發(fā)育、變化的一個綜合性指標。同時，植被覆蓋度也是影響土壤退化與水土流失的重要因子之一。本文采用像元二分模型估算植被覆蓋度，其公式如下所示：

式中，vc表示植被覆蓋度，NDVImin表示植被覆蓋的NDVI最小值，NDVImax表示植被覆蓋的NDVI最大值。

1.2.2 植被覆蓋度分類及濕地植被退化強度分類

依據(jù)關(guān)于草地退化遙感監(jiān)測的國家標準 (GB19377-2003)以及相關(guān)參考文獻和若爾蓋濕地的具體情況，以3年滑動平均后的2002年的植被覆蓋度為基準，把它看作是未退化的植被覆蓋度。計算每年的植被覆蓋度占未退化植被覆蓋度的百分比，把若爾蓋濕地草場退化分為5個等級：極重度退化、重度退化、中度退化、輕度退化，極輕度退化和未退化。

2 結(jié)果與分析

2.1 年最大NDVI的空間分布特征

通過對2001年到2013年若爾蓋濕地平滑后NDVI年最大值變化特征曲線圖的觀察可知，2005年到2009年，由于氣候和人為因素的影響，導致若爾蓋濕地草場持續(xù)幾年的退化，2008年開始，相關(guān)部門注意到草場退化的嚴重性，開始對草地進行整治，草場退化現(xiàn)象開始緩解[2]。

2.2 年最大NDVI的空間變化分析

通過對若爾蓋高原濕地2001-2013年NDVI平均值的變化特征曲線的觀察可以看出，2006年之前該地區(qū)植被指數(shù)總體比較穩(wěn)定，變化幅度較小。自2006年開始，植被指數(shù)穩(wěn)定狀態(tài)被打破，變化幅度開始變大，到2008年出現(xiàn)波谷。因此，以2006年為界限，計算若爾蓋濕地2006年前后的NDVI植被指數(shù)的差值。

2.3 植被覆蓋度的時空變化分析

對若爾蓋高原濕地2002-2012年不同等級的植被覆蓋度進行統(tǒng)計對比分析，繪制2002-2012年不同植被蓋度等級面積占區(qū)域總面積的比例變化曲線圖。通過圖表的分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)域內(nèi)植被覆蓋度整體較高，植被覆蓋度的等級以高等和中高等為主。特別注意的是，研究區(qū)域在2006年植被覆蓋情況最好，高植被覆蓋的土地面積為2.3萬平方千米，占區(qū)域總面積的81.75%，但是在2006年之后，又開始逐年降低。

整體而言，近10年來，若爾蓋高原濕地的植被覆蓋度呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。

2.4 植被退化的空間變化

觀察2003-2012年每年的植被退化強度分布圖可以看出，2006年是植被退化最不明顯的一年，未退化的土地面積占88.56%，分布范圍較廣，2010年的植被退化面積遠遠高于2006年退化的面積，而2012年植被退化面積較之2010年又有所減少。植被極重度退化、重度退化和重度退化的區(qū)域只要分布在紅原縣的東南方向鄰近松潘縣的壤口鄉(xiāng)、紅原縣刷經(jīng)寺鎮(zhèn)的邊緣地區(qū)、阿壩縣西北方向的克比雜隆以及若爾蓋縣西北方向的色爾勇、格學的邊緣地區(qū)，這與年最大NDVI的分布規(guī)律以及植被覆蓋度的分布規(guī)律基本上一致。

3 結(jié)語

本文利用時間序列的SPOT/VGTNDVI數(shù)據(jù)對2002-2012年若爾蓋濕地植被變化關(guān)系進行分析，主要結(jié)論如下。

3.1 若爾蓋高原濕地植被指數(shù)變化特征

該區(qū)域的植被指數(shù)總體偏高，其中紅原縣境內(nèi)的紅原大草原以及紅原縣與馬爾康縣接壤處的山區(qū)、若爾蓋縣北部地區(qū)以及中南部的若爾蓋濕地自然保護區(qū)、阿壩縣西南邊緣地區(qū)的植被類型大部分為闊葉林，針葉林和灌叢，年最大NDVI值在0.85以上，是整個研究區(qū)植被指數(shù)最高的地區(qū)，植被生長狀況比較好。而紅原縣與松潘縣接壤處的部分草原區(qū)和阿壩縣的中西部地區(qū)NDVI值在0.65以下，是研究區(qū)域植被指數(shù)偏低的集中區(qū)域，植被生長情況較差[3]。

從季節(jié)變化趨勢來看，夏季的植被指數(shù)最高，植被生長茂盛，秋季和春季其次，冬季冰雪覆蓋，植被指數(shù)最低。多數(shù)年份春季和秋季的植被指數(shù)變化趨勢相反，這可能是植被的生長期和枯萎期的延長的原因。總體來看，2001年到2013年四川省內(nèi)若爾蓋濕地的植被指數(shù)大致呈不顯著波動增加趨勢，其中2009-2011年植被指數(shù)逐年下降，植被生長情況比較差。通過計算2006年前后年植被指數(shù)最大值的差值得出，研究區(qū)域的植被指數(shù)總體有所增加，但部分區(qū)域的植被指數(shù)降低較大，出現(xiàn)了草地退化現(xiàn)象[4]。

3.2 若爾蓋濕地植被退化的時空變化特征

近10年來，相比于若爾蓋縣和阿壩州，紅原縣是植被退化情況最嚴重的地區(qū)。植被極重度退化、重度退化和中度退化的區(qū)域主要分布在阿壩縣西北方向的克比雜隆，若爾蓋縣西北方向的色爾勇、格學的邊緣地區(qū)以及紅原縣的東南方向鄰近松潘縣的壤口鄉(xiāng)，這些地區(qū)也是植被指數(shù)較低的區(qū)域，該區(qū)域的氣候和人類活動對植被的生長影響程度較大，林業(yè)管理部門應該將這些地區(qū)列入退牧還林的重點區(qū)，著力保護這些地區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng)。

[1]袁軍，昌國憲.濕地功能評價研究進展．濕地科學，2002,2(3)：154-160．

[2]田昆，郭輝軍，楊宇明，等.高原濕地保護區(qū)生態(tài)結(jié)構(gòu)特征及功能分區(qū)研究與實踐.科學出版社出版,2009,(11).

[3]趙魁義，婁彥景.青藏高原若爾蓋濕地退化與生物多樣性修復[J].中國生物多樣性保護與研究進展,2008.

[4]白軍紅,歐陽華.近40年來若爾蓋高原高寒濕地景觀格局變化.生態(tài)學報,2008(5).