2000-2016年上海市植被覆蓋度動態(tài)監(jiān)測

摘要：利用2000年、2016年上海市Landsat遙感衛(wèi)星影像，運用波段反演得到歸一化植被指數(shù)（NDVI），采用像元二分法估算兩時相的上海市植被覆蓋度動態(tài)變化，分析2000-2016年上海市植被覆蓋度的變化情況。

關(guān)鍵詞：歸一化植被指數(shù);植被覆蓋度;像元二分模型;上海市

植被覆蓋度是指植被在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計區(qū)總面積的百分比，是衡量區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境變化的綜合量化指標。采用歸一化植被指數(shù)（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(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)進行地表植被覆蓋觀測的研究也越來越多。

上海市作為中國的四大直轄市之一，是中國的經(jīng)濟、金融中心，是世界級的特大城市。改革開放以來，上海市市政建設(shè)呈迅猛發(fā)展態(tài)勢，經(jīng)濟發(fā)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(tài)環(huán)境趨于惡化現(xiàn)象。本文以NDVI和像元二分法估算上海市的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(tài)建設(shè)的成果，為城市生態(tài)評價及生態(tài)安全評估提供參考。

1 研究區(qū)概況

上海市地處長江三角洲前沿，在全球的地理位置是位于北緯 31°14′，東經(jīng) 121°29′，其市域地貌特征以平原為主，面積約占全市總面積的90%以上。在氣候方面上海市由于特殊的地理位置使上海市處于亞熱帶季風氣候氣候，這就決定了上海市每年的水量充沛，四季分明。上海市是全國的經(jīng)濟、金融中心，上海市共管轄 16 個區(qū)，其中黃埔區(qū)和長寧區(qū)是上海市的經(jīng)濟政治文化中心，人口眾多，建筑面積遼闊，相應(yīng)的植被覆蓋率低，其他區(qū)域人口密度相對稀少。

2 研究方法與數(shù)據(jù)處理

2.1 數(shù)據(jù)源與預(yù)處理

研究區(qū)所采用的數(shù)據(jù)基于Landsat-5和Landsat-8遙感影像數(shù)據(jù)，過去2000年和2016年兩年遙感數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)，條帶號為127，行編號為38，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(yù)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(qū)的遙感影像圖。

2.2 NDVI和植被覆蓋度的計算

2.2.1 歸一化植被指數(shù)（NDVI）

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

NDVI=（NIR-R）/（NIR+R）（1）

2.2.2 植被覆蓋度遙感估算（FVC）

本文應(yīng)用最為廣泛的像元二分模型估算上海市的植被覆蓋度，利用歸一化植被指數(shù)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(guān)鍵是計算NDVIsoil和NDVIveg。NDVIsoil和NDVIveg一般取一定置信度范圍內(nèi)的最大值和最小值，置信度的取值主要根據(jù)該地區(qū)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。

3 結(jié)果分析

3.1 植被覆蓋度變化特征分析

2000-2016年上海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%?？臻g分布特征是以主城區(qū)為中心，城區(qū)植被覆蓋度低，外圍植被覆蓋度高，上海市植被覆蓋度最高的地方為崇明、金山、青浦和松江等郊區(qū)，此處多為山地，人口密集程度較低：植被覆蓋度較低的地區(qū)為黃埔、長寧等市區(qū)，此區(qū)域結(jié)合上海實際情況，上海市主城區(qū)人口約占整個上海市人口的60%，人口密度的密集導(dǎo)致植被覆蓋的減少，此外還和地形有關(guān)。從結(jié)果可以看出從2000-2016年上海市植被覆蓋度整體較高，存在植被覆蓋度<0的地區(qū)存在，但是很少。人口越密集的地區(qū)例如黃埔區(qū)、長寧區(qū)、徐匯區(qū)、靜安區(qū)、楊浦區(qū)、虹口區(qū)、普陀區(qū)植被覆蓋度越低。

3.2 植被覆蓋變化的驅(qū)動力分析

3.2.1 人類活動因素

近年來，上海市城市建設(shè)迅速發(fā)展、擴張，城鎮(zhèn)化步伐加快，經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展直接造成植被覆蓋度的下降。因此，如何協(xié)調(diào)城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護，已經(jīng)成為上海市政府急需解決的問題。

3.2.2 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，淀山湖公園區(qū)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(diào)節(jié)和保護使得蓄水能力相應(yīng)提高，促進植被的生長。

4 結(jié)論

本文基于2000年、2016年NDVI數(shù)據(jù)，利用像元二分模型估算上海市的植被覆蓋度。結(jié)果表明，上海市植被覆蓋度空間分布特征是以主城區(qū)為中心，城區(qū)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(guān)部門評估生態(tài)環(huán)境、制定城市建設(shè)做參考。

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作者簡介：楊達（1994—），男，在讀研究生，研究方向：生態(tài)環(huán)境遙感。

（作者單位：成都理工大學）