2000-2016年北京市植被覆蓋度動態變化

(成都理工大學 四川 成都 610000)

植被覆蓋度是指植被在地面的垂直投影面積占統計區總面積的百分比，是衡量區域生態系統環境變化的綜合量化指標。采用歸一化植被指數(NDVI)和像元二分模型估算植被覆蓋度變化情況，不僅模型簡單，不依賴于地面實測數據，可操作性強，而且可以在一定程度上表征植被的生長狀況和變化。近幾年利用遙感數據進行地表植被覆蓋觀測的研究也越來越多。

北京市作為中國的首都，是中國的政治、文化中心，是世界級的特大城市。改革開放以來，北京市市政建設呈迅猛發展態勢，經濟發展，人口膨脹和城市擴張，不可避免地帶來一些城市問題，如生態環境趨于惡化現象。本文以NDVI和像元二分法估算北京市的2000-2016年植被覆蓋度，分析其植被覆蓋變化情況，對于保護城市生態建設的成果，為城市生態評價及生態安全評估提供參考。

一、研究區概況

北京市在華北平原的最北段，在全球的地理位置是位于北緯 39(56(，東經 116(20(，其市域占據著山地和平原兩種類型，山區面積約占全市總面積的62%。在氣候方面北京市由于特殊的地理位置使北京市處于暖溫帶大陸性氣候，這就決定了北京市每年的水量適中，季節分明。北京市是全國的政治、文化中心，北京市共管轄 17 個區，其中海淀區和朝陽區是北京市的經濟政治文化中心，氣人口眾多，建筑面積遼闊，相應的植被覆蓋率低，其他區域人口密度相對稀少。

二、研究方法與數據處理

(一)數據源與預處理

研究區所采用的數據基于Landsat-5和Landsat-8遙感影像數據，過去2000年和2016年兩年遙感數據作為基礎研究數據，條帶號為123，行編號為32，空間分辨率為30m。首先對遙感影像進行幾何配準、大氣校正、假彩色合成等預處理，再通過ENVI軟件圖像利用行政矢量邊界進行裁剪，得到研究區的遙感影像圖。

(二)NDVI和植被覆蓋度的計算

1.歸一化植被指數(NDVI)

NDVI能夠反映植被生長狀態，與植被覆蓋度緊密相關，因此是目前運用最廣泛的植被指數之一。近紅外波段與可見光波段的數值之差比上這兩個波段數值之和的結果即歸一化植被指數(NDVI)：

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)

(1)

2.植被覆蓋度遙感估算(FVC)

本文應用最為廣泛的像元二分模型估算北京市的植被覆蓋度，利用歸一化植被指數NDVI計算植被覆蓋度：

FVC=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)

(2)

其中，NDVIsoil為全土壤或無植被覆蓋的像元NDVI值，NDVIveg為全部由植被覆蓋的像元NDVI值。利用像元二分模型估算植被覆蓋度的關鍵是計算NDVIsoil和NDVIveg。NDVIsoil和NDVIveg一般取一定置信度范圍內的最大值和最小值，置信度的取值主要根據該地區的實際情況確定，本文分別取NDVI累積概率分布在5%和95%的NDVI值作為NDVIsoil和NDVIveg。

三、結果分析

(一)植被覆蓋度變化特征分析

2000-2016年北京市的植被覆蓋度的變化趨勢是逐漸減少，覆蓋度從65.23%減少到62.83%。空間分布特征是以主城區為中心，城區植被覆蓋度低，外圍植被覆蓋度高，北京市植被覆蓋度最高的地方為延慶縣、昌平縣等偏西北地區，此處多為山地，人口密集程度較低：植被覆蓋度較低的地區為海淀區、朝陽區等東南地區，此區域結合北京實際情況，北京市主城區人口約占整個北京市人口的60%，人口密度的密集導致植被覆蓋的減少，此外還和地形有關。從結果可以看出從2000-2016年北京市植被覆蓋度整體較高，存在植被覆蓋度<0的地區存在，但是很少。人口越密集的地區例如海淀區、東城區、西城區、朝陽區植被覆蓋度越低。

(二)植被覆蓋變化的驅動力分析

1.人類活動因素

近年來，北京市城市建設迅速發展、擴張，城鎮化步伐加快，經濟建設的快速發展直接造成植被覆蓋度的下降。因此，如何協調城市發展與生態環境保護，已經成為北京市政府急需解決的問題。

2.自然因素

植被生長除了受到人類活動的影響外，自然因素也在很大程度上影響植被生長狀況，如氣溫和降水直接影響植被的長勢。例如，大楊山森林公園區域的植被覆蓋變化較小，由于人類活動的減少，植被自身的調節和保護使得蓄水能力相應提高，促進植被的生長。

四、結論

本文基于2000年、2016年NDVI數據，利用像元二分模型估算北京市的植被覆蓋度。結果表明，北京市植被覆蓋度空間分布特征是以主城區為中心，城區植被覆蓋度低，外圍植被覆蓋度較高。利用像元二分模型方法操作簡單、速度快，得到的植被覆蓋度也可以客觀地反映植被生長變化的情況，為相關部門評估生態環境、制定城市建設做參考。