基于NDVI的甘肅省2015年天然草原植被長勢監(jiān)測評價(jià)

王炳煜，孫　斌，姜佳昌，張　潔，吳　江

（甘肅省草原技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730010）

基于NDVI的甘肅省2015年天然草原植被長勢監(jiān)測評價(jià)

王炳煜，孫斌，姜佳昌，張潔，吳江

（甘肅省草原技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730010）

采用甘肅省范圍內(nèi)2015年與2014年第161、193、225期NDVI數(shù)據(jù)，進(jìn)行植被長勢指數(shù)計(jì)算，對2015 年6-8月天然草原植被月度長勢進(jìn)行監(jiān)測評價(jià)。2015年草原植被總體生長狀況比上年略差。6月全省草原植被總體長勢略好于上年，7-8月略差于上年。6月長勢好于7-8月，呈現(xiàn)“前期長勢較好，后期長勢較差”的態(tài)勢。草原植被長勢與降水趨勢有一定相關(guān)性。

NDVI天然草原植被長勢監(jiān)測評價(jià)

草原植被長勢是指草原植被的總體生長狀況與趨勢［1］，尤其是6-8月牧草生長旺盛的月度情況，對于指導(dǎo)農(nóng)牧民畜牧業(yè)生產(chǎn)和草原管理部門提供決策依據(jù)尤為重要。地面監(jiān)測只能夠滿足小范圍的監(jiān)測需要，而遙感監(jiān)測能夠進(jìn)行大范圍、高時(shí)間分辨率的監(jiān)測。本研究正是采用MODIS衍生NDVI數(shù)據(jù)產(chǎn)品，對甘肅省天然草原植被長勢進(jìn)行遙感監(jiān)測評價(jià)。

一、材料與方法

（一）研究區(qū)

研究區(qū)為甘肅省境內(nèi)天然草原。全省天然草原具有低平地草甸、高寒草甸、山地草甸、高寒荒漠、高寒荒漠草原、暖性草叢、暖性灌草叢、暖性稀樹灌草叢、溫性草甸草原、溫性草原、溫性草原化荒漠、溫性荒漠、溫性荒漠草原、沼澤14個草原類［2］。甘肅省地處北緯32°31′～42°57′，東經(jīng)92°13′～108°46′，所轄14個地州市為蘭州、白銀、臨夏、定西、慶陽、平?jīng)?、天水、隴南、甘南、武威、金昌、張掖、酒泉、嘉峪關(guān)。

（二）研究數(shù)據(jù)

1.遙感數(shù)據(jù)獲取與處理

從美國航空航天局（NASA）的網(wǎng)站（http：//ladsweb.nascom. nasa.gov/data/search.html）免費(fèi)下載MODIS數(shù)據(jù)。本研究下載2015、2014年第161、193、225天開始 16d合成的h25v4、h25v5、h26v5三景的MOD13Q1影像數(shù)據(jù)產(chǎn)品，其空間分辨率為250m。用MRT軟件工具，對MODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行提取NDVI、圖幅拼接、投影轉(zhuǎn)換等處理。在ERDAS中，用全省的省界矢量文件AOI掩膜生成全省NDVI圖，并用mask模塊剔除NDVI圖上的非草地區(qū)域。

2.植被長勢指數(shù)計(jì)算

在ERDAS中，對2015年與2014年的同期NDVI影像的每個像元進(jìn)行如下公式的計(jì)算，生成2015年與2014年第161、193、225期NDVI影像比較圖。

公式中：R是植被長勢指數(shù)，NDVI2015是2015年第161 （193、225）期像元的NDVI值，NDVI是2014年第161（193、225）期像元的NDVI值。

3.植被長勢等級劃分

為了直觀地表示植被長勢與上年相比的情況，根據(jù)R值大小，將其分為3個等級范圍，即偏好（R＞0.1），持平（0.1≥R≥-0.1），偏差（R＜-0.1）［3］。

4.圖像數(shù)據(jù)分析

利用ERDAS對全省偏好、持平、偏差的草原面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在ArcGIS中，對全省偏好、持平、偏差的草原分布進(jìn)行不同顏色顯示，生成全省月度草原植被長勢分布圖。

二、結(jié)果與分析

2015年草原植被總體生長狀況比上年略差。6月全省草原植被總體長勢略好于上年，7-8月略差于上年。6月，與上年同期相比，全省40%的草原植被生長狀況偏好，34%的草原植被生長狀況持平，26%的草原植被生長狀況偏差。河西走廊東部與中部、隴中黃土高原區(qū)中部、甘南中部各縣市區(qū)的草原植被長勢好于上年同期，河西東部、肅北東北部、隴中黃土高原區(qū)北部、甘南中部以外地區(qū)各縣市區(qū)略差于上年同期，其余地區(qū)與上年持平。7月，與上年同期相比，全省23%的草原植被生長狀況偏好，54%的草原植被生長狀況持平，23%的草原植被生長狀況偏差。河西走廊中南部（肅北南部、肅南西部、金昌市、民勤縣）、隴中黃土高原區(qū)中部（定西市）的草原植被長勢好于上年同期，隴中黃土高原區(qū)東北部（白銀市）與西北部（環(huán)縣、華池縣）各縣市區(qū)略差于上年同期，其余地區(qū)與上年持平。8月，與上年同期相比，全省21%的草原植被生長狀況偏好，48%的草原植被生長狀況持平，31%的草原植被生長狀況偏差。河西走廊西部、祁連山沿線（肅北、肅南西部、阿克塞縣、玉門市）、隴中黃土高原區(qū)中部（定西市）的草原植被長勢好于上年同期，河西走廊中東部、隴中黃土高原區(qū)北部（白銀市、蘭州市）與西北部（環(huán)縣、華池縣）各縣市區(qū)略差于上年同期，其余地區(qū)與上年持平。

我省2015年6月長勢好于7-8月，呈現(xiàn)“前期長勢較好，后期長勢較差”的態(tài)勢。6月總體長勢偏好的草原面積占全省面積的40%，遠(yuǎn)高于偏差的草原面積比重。7月、8月總體長勢偏好的草原面積比重逐漸下降，逐漸低于偏差的草原面積比重（見圖1）。

圖1　2015年我省天然草原植被長勢對比

2015年4月全省大部氣溫普遍偏高，降水偏多，5月全省大部地區(qū)氣溫接近常年同期，降水分布不均，為草原返青提供了很好的氣候條件，因此，6月全省草原長勢較好。而6-8月，氣溫正常，降水偏少，使全省草原長勢差于上年。由此印證了降水對草原長勢的影響有一定的滯后性，草原植被長勢與降水趨勢有一定相關(guān)性［4］。

三、討論

MODIS衍生NDVI數(shù)據(jù)產(chǎn)品具有大尺度、高時(shí)間分辨率、連續(xù)性等特點(diǎn)，可作為天然草原植被長勢監(jiān)測的數(shù)據(jù)源，運(yùn)用植被長勢指數(shù)計(jì)算方法可進(jìn)行草原植被長勢的監(jiān)測評價(jià)［5］。根據(jù)6～8月全省NDVI的分析，2015年草原植被總體生長狀況比上年略差。6月全省草原植被總體長勢略好于上年，7～8月略差于上年。6月長勢好于7～8月，呈現(xiàn)“前期長勢較好，后期長勢較差”的態(tài)勢。草原植被長勢與降水趨勢有一定相關(guān)性。

［1］楊邦杰，裴志遠(yuǎn).農(nóng)作物長勢的定義與遙感監(jiān)測［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1999，15（3）：214-218.

［2］馬范，石隱孝，向得福，等.甘肅草地資源［M］.蘭州：甘肅科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

［3］徐斌，陶偉國，楊秀春，等.中國草原植被長勢MODIS遙感監(jiān)測［J］.草地學(xué)報(bào)，2006，14（3）：242-247.

［4］于海達(dá)，楊秀春，徐斌，等.10年來錫林郭勒盟草原植被長勢變化及其影響因子分析 ［J］.地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，2013，15（2）：270-279.

［5］吳炳方，張峰，劉成林，等.農(nóng)作物長勢綜合遙感監(jiān)測方法［J］.遙感學(xué)報(bào)，2004，8（6）：498-514.

（編輯：劉國華）

S812.6

A

1673-9019（2016）21-0032-02

2016-09-01

王炳煜（1984-），男，甘肅民樂人，畜牧師，主要從事天然草原監(jiān)測與評價(jià)研究。