青藏高原草地植被指數(shù)時(shí)空變化特征

馬琳雅，黃曉東，方 金，梁天剛

(蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院 農(nóng)業(yè)部草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020)

自1999年起,美國(guó)開(kāi)始了第二階段對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)(earth observation system,EOS)計(jì)劃,TERRA-MODIS數(shù)據(jù)將逐步取代NOAA-AVHRR數(shù)據(jù)。相對(duì)于AVHRR傳感器來(lái)說(shuō),MODIS數(shù)據(jù)在保留了AVHRR功能的同時(shí),在數(shù)據(jù)波段數(shù)目和數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍、數(shù)據(jù)分辨率、數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)格式等方面都作了相當(dāng)大的改進(jìn)[1-2]。增強(qiáng)型植被指數(shù)(enhanced vegetation index，EVI)是對(duì)AVHRR-NDVI的繼承和改進(jìn)，它依托MODIS提供的豐富信息，以及過(guò)去10年對(duì)植被指數(shù)的研究，在植被指數(shù)和合成算法方面都作了改進(jìn)。增強(qiáng)型植被指數(shù)MODIS-EVI 原理和特點(diǎn):(1)MODIS-EVI對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的大氣校正；(2)MODIS-EVI采用“大氣抵抗植被指數(shù)”對(duì)殘留的氣溶膠做了進(jìn)一步校正；(3)MODIS-EVI采用“抗土壤植被指數(shù)”對(duì)土壤背景影響做了校正；(4)MODIS-EVI綜合處理土壤、大氣飽和問(wèn)題。此外還發(fā)現(xiàn)，EVI 計(jì)算對(duì)原始數(shù)據(jù)質(zhì)量有嚴(yán)格要求，如果有殘留云霧或其他大氣噪音，可能產(chǎn)生異常大的EVI 值，為后續(xù)合成增加了困難。所以，嚴(yán)格的去云處理和大氣校正是EVI計(jì)算和合成的前提。此外，對(duì)EVI性能改善檢驗(yàn)，還需要用其他生物物理參數(shù)(如NPP,LAI)，尤其是對(duì)地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。MODIS-EVI的合成算法的確提高了選擇小視角最佳像元的機(jī)會(huì)。MODIS-EVI 使植被指數(shù)與不同覆蓋程度植被的線性關(guān)系得到明顯改善，尤其在高覆蓋區(qū)表現(xiàn)良好[3]。

鑒于青藏高原獨(dú)特的植被地域特征，本研究對(duì)青藏高原的不同草地類型植被指數(shù)的時(shí)空變化特征進(jìn)行全面分析。研究過(guò)程中選擇各種草地類型的地面實(shí)測(cè)樣點(diǎn),以實(shí)測(cè)的草地覆蓋度、草群高度等輔助數(shù)據(jù)分析植被指數(shù)的變化特征,為植被指數(shù)的時(shí)空變化特征分析提供參照信息,對(duì)草地類型監(jiān)測(cè)、草地產(chǎn)量估測(cè)具有十分重要的意義。

1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)草地植被的覆蓋面積為117.7萬(wàn)km2,占其植被總面積的63.9%。研究區(qū)草地類型以及地面實(shí)測(cè)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)具體分布如圖1所示，草地類型圖的比例尺為1∶400萬(wàn)。青藏高原面積最大的生態(tài)系統(tǒng)是草地生態(tài)系統(tǒng)，而青藏高原草地類生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,關(guān)系著我國(guó)氣候的穩(wěn)定[4-5]。雖然青藏高原平均海拔超過(guò)4 000 m，高寒草地類占草地總面積的94%，但因輻射特強(qiáng)，日照豐富，牧草品質(zhì)優(yōu)良，營(yíng)養(yǎng)豐富，具有高蛋白、高脂肪、高無(wú)氮浸出物及產(chǎn)熱值和低纖維素“四高一低”的特點(diǎn)，成為我國(guó)發(fā)展草地畜牧業(yè)的主要基地之一[6-7]。草地是發(fā)展畜牧業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ),開(kāi)展草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的研究具有十分重要的意義[6]。近年來(lái)，人為活動(dòng)的干擾,草地生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞,土壤水分保持功能逐漸減弱,江河源頭日漸干涸,青藏高原自然生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)惡化的趨勢(shì)[8-9]。

圖1 研究區(qū)草地類型以及地面實(shí)測(cè)樣點(diǎn)分布

2 數(shù)據(jù)獲取與處理

2.1MODIS數(shù)據(jù)處理及EVI 提取 目前廣泛應(yīng)用的植被指數(shù)NDVI的缺陷主要表現(xiàn)在:由于對(duì)原始數(shù)據(jù)大氣噪音處理有限,被迫采用可以部分消除大氣噪音但有明顯缺陷的比值算式,結(jié)果NDVI在高植被覆蓋區(qū)容易飽和。此外,NDVI也沒(méi)有考慮背景土壤噪音的影響,MMVC(monthly maximum value composite)合成方法也不能確保選取最小視角內(nèi)的最佳像元等。這些缺陷可能使某些定量研究的質(zhì)量受到一定影響。MODIS增強(qiáng)型植被指數(shù)——EVI對(duì)原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)較好的大氣校正,所以EVI的設(shè)計(jì)避免了基于比值的植被指數(shù)的飽和問(wèn)題。同時(shí),利用藍(lán)光和紅光對(duì)氣溶膠的差異,采用“抗大氣植被指數(shù)”可進(jìn)一步減小氣溶膠的影響,采用“土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)”可減少土壤背景的影響,耦合以上兩種植被指數(shù),開(kāi)發(fā)了同時(shí)減少大氣和土壤背景影響的“增強(qiáng)型植被指數(shù)(EVI)”。EVI在這些方面的改進(jìn),為遙感定量研究提供了較好的基礎(chǔ)[10]。綜上所述，本研究選擇MODIS-EVI數(shù)據(jù)。采用月最大值合成方法MMVC生成,其中EVI 優(yōu)先選擇晴天時(shí)傳感器視角最小的像元進(jìn)行合成[3]。

EVI=2.5×(ρNIR-ρRed)/(ρNIR+C1ρRed-C2ρBlue+L)

式中,ρNIR、ρRed和ρBlue分別為經(jīng)過(guò)大氣校正的地面反射率；L=1,為土壤調(diào)節(jié)參數(shù)；C1和C2分別為6.0和7.5,可通過(guò)ρBlue修正大氣對(duì)ρRed的影響。對(duì)提取出來(lái)的EVI值作歸一化處理,計(jì)算各月相同草地類型的EVI的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和波動(dòng)系數(shù)[11]。

由于5-10月的數(shù)據(jù)變化幅度大，能夠表現(xiàn)出草地植被的生長(zhǎng)變化趨勢(shì)，因此選擇5-10月的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。不同月份的標(biāo)準(zhǔn)差和波動(dòng)系數(shù)的數(shù)值均在正常范圍內(nèi)浮動(dòng)(表1)，說(shuō)明植被指數(shù)數(shù)據(jù)離散程度不大，距離植被指數(shù)平均值的變化幅度合理。

總體上看，各種草地類型植被指數(shù)波動(dòng)系數(shù)變化不大，各種草地類型植被指數(shù)波動(dòng)系數(shù)最大值平均為11.606%，最小值平均為1.973%，沼澤類的植被指數(shù)平均波動(dòng)最大，為8.662%；高寒草原類的植被指數(shù)平均波動(dòng)最小，為3.672%(表2)。說(shuō)明沼澤類植被指數(shù)距離平均值變化幅度較大，高寒草原類植被指數(shù)距離平均值變化幅度較小，其他草地類型植被指數(shù)的變化幅度在兩者之間。

表1 各種草地類型7年月均EVI值統(tǒng)計(jì)特征

表2 不同草地類型的植被指數(shù)波動(dòng)特征

2.2地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 地面觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)自青海和西藏的樣點(diǎn)(圖1)，樣方總數(shù)1 690個(gè)。共11種草地類型，包括高寒草甸草原、高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠草原、高寒灌叢草甸、山地草甸、山地草原、溫性草原、沼澤、溫性荒漠、低地草甸，各種草地類型的具體樣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表3，樣方面積均為1 m2。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)包括草地蓋度和高度，用來(lái)輔助分析遙感數(shù)據(jù)(根據(jù)樣點(diǎn)提取2002-2008年共84個(gè)月的MODIS數(shù)據(jù))，時(shí)間范圍為2005和2006年7-9月，因?yàn)檠芯繀^(qū)7-9月達(dá)到最大盛草期[12]。

表3 不同草地類型樣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

3 草地植被指數(shù)月際以及年際變化分析

3.1植被指數(shù)月際變化動(dòng)態(tài)

3.1.1高寒草甸類植被指數(shù)月際變化特征 高寒草甸類草地的氣候?qū)儆诟咴箨懶詺夂颍哂袣鉁氐?、雨量充沛、日照充足、輻射?qiáng)、無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期等特點(diǎn)，主要出現(xiàn)在高寒草甸土上。高寒草甸類是青藏高原草地的主體，約占青藏高原天然草地的1/3左右，由多年生中生草本植物為主而形成的低草草地[13-14]，是長(zhǎng)期適應(yīng)所處的氣候條件而形成的以嵩草屬(Kobresia)植物為建群種或優(yōu)勢(shì)種的植物群落,草地生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱，以嵩草(K.bellardii)為主的草甸是青藏高原和亞洲中部高山帶的一個(gè)特有類型。該草地類型主要植物種類包括嵩草、委陵菜(Potentillachinensis)、早熟禾(Poaannua)、苔草(Carextristachya)、蓼科(Polygonaceae)植物、羊草(Leymuschinensis)等。根據(jù)植物生活型特點(diǎn)，草地植被可以分為禾草(Gramineae)、雜草和豆科(Leguminosae)草[15]。5月牧草開(kāi)始返青，EVI值由0.200 0增至0.327 0，增幅明顯，表明植被在5-6月生長(zhǎng)迅速，平均每日增長(zhǎng)0.004 2(圖2)。EVI峰值出現(xiàn)在8月，為0.438 0。5-10月草地植被茂盛，植被指數(shù)呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，符合自然條件下植被的生長(zhǎng)變化情況，10月后草地開(kāi)始枯黃，植被指數(shù)開(kāi)始明顯下降，進(jìn)入休眠期，1-4月和11、12月相比植被指數(shù)變化不明顯。此種草地類型波動(dòng)系數(shù)11月最大，1月最小(表2)。

3.1.2山地草甸類植被指數(shù)月際變化特征 山地草甸類草地因分布范圍廣，面積大，草質(zhì)好，產(chǎn)草量高，被各地視為優(yōu)良的天然草地，不僅可以用來(lái)放牧各種家畜，而且還是各地的天然割草地。山地草甸類的生產(chǎn)力隨水、熱條件的變化而變化，在植物種類組成上，以中生的多年生草本植物為主，但山地草甸類的形成主要決定于大氣降水和大氣濕度[13-16]。以針茅(Stipacapillata)、芨芨草(Achnatherumsplendens)和冰草(Agropyroncristatum)為主要優(yōu)勢(shì)種,賴草(L.dasystachys)、中華羊茅(Festucasinensis)和冷地早熟禾(P.crymophila)為常見(jiàn)種[17]。地面實(shí)測(cè)植物種有嵩草、苔草、針茅、委陵菜、早熟禾、披堿草(Elymusdahuricus)、珠芽蓼(Polygonumviviparum)、冷蒿(Artemisiafrigida)等。EVI為0.104 0～0.421 0,峰值均出現(xiàn)在7月。5月草地返青后,植被指數(shù)在7月達(dá)到最大值。8月仍是盛草期,由于氣候轉(zhuǎn)冷,植被指數(shù)下降,但變化緩慢。9月植被指數(shù)下降明顯，EVI每日降幅為0.003 0(圖2)。隨著天氣進(jìn)入冬季,山地草甸類進(jìn)入枯草期。EVI波動(dòng)最大在10月,波動(dòng)最小在11月(表2)。

圖2 高寒草甸與山地草甸EVI月際變化比較

3.1.3高寒草原類植被指數(shù)月際變化特征 高寒草原類是青藏高原廣泛水平地帶性分布的植被類型之一，它不僅是亞洲中部高寒環(huán)境中典型的生態(tài)系統(tǒng)之一，而且在世界高寒地區(qū)也極具代表性[18]。生態(tài)系統(tǒng)為以紫花針茅(S.purpurea)為建群種的叢生禾草或根莖苔草高寒草原,群落混生有較多青藏苔草(C.moorcroftii),形成二者共優(yōu)的高寒草原生態(tài)系統(tǒng),此區(qū)主要土壤類型為莎嘎土(高寒草原土)[19-20]。草群稀疏，低矮；生長(zhǎng)季節(jié)短，草產(chǎn)量低；營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，適口性好[13]。研究區(qū)該類草地主要有早熟禾、委陵菜、披堿草、黃芪(Astragalussp.)等植被種類。EVI為0.092 0～0.275 0,峰值出現(xiàn)在8 月(圖3)。高寒草原類5月返青,此時(shí)EVI值為0.137 0,之后的6和7月植被指數(shù)不斷增加,至8月達(dá)最大值,但明顯小于青藏高原高寒草甸類最大值。9-10月氣溫逐漸降低,植被指數(shù)變小,平均每日EVI降幅是0.002 6。11月開(kāi)始進(jìn)入冬季，植被指數(shù)繼續(xù)降低,但11月后植被指數(shù)降幅較小，趨于不變,11月EVI為0.101 0,草地進(jìn)入休眠期。植被指數(shù)波動(dòng)最大值出現(xiàn)在5月，最小值出現(xiàn)在4月(表2)。

3.1.4溫性草原類植被指數(shù)月際變化特征 溫性草原類是由典型旱生或廣旱生植物組成的，以旱生叢生禾草為優(yōu)勢(shì)，伴生著少量中旱生牧草，有時(shí)混生旱生灌木或小半灌木群落[21]。主要伴生植物有銀灰旋花(Convolvulusammannii)、唐古特韭(Alliumtanguticum)、異葉青蘭(Dracocephalumheterophyllum)、豬毛菜(Salsolacollina)、黃芪、藜(Chenopodiumalbum)、冷蒿等[22]。地面實(shí)測(cè)還有冰草、固沙草(Orinusthoroldii)、嵩草等植物種。草地群落中多年生非草類植物占優(yōu)勢(shì),多年生禾草次之,一年生非禾草類植物最少[23]。EVI為0.102 0～0.296 0(圖3)。與高寒草甸類、高寒草原類相比，溫性草原類植被指數(shù)整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)變化趨勢(shì)相似，EVI 最大值出現(xiàn)在8月。EVI值5月開(kāi)始增長(zhǎng)，在7-8月增幅較小,8月達(dá)到最大值后開(kāi)始減小，9月植被指數(shù)開(kāi)始下降，進(jìn)入草原的休眠期。11月后EVI值趨于不變。植被指數(shù)最大波動(dòng)在5月,最小波動(dòng)在3月(表2)。

圖3 高寒草原、溫性草原、高寒草甸草原EVI月際變化比較

3.1.6高寒荒漠草原類植被指數(shù)月際變化特征 青藏高原西部，平均海拔4 500 m以上分布有高寒荒漠草原類，該地區(qū)氣候寒冷干旱，植物群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)草量極低[14]。研究區(qū)該類草地實(shí)測(cè)主要植物種類有苔草、嵩草、火絨草、針茅、委陵菜等。EVI為0.075 0～0.139 0,峰值出現(xiàn)在8月(圖4)。高寒荒漠草原5月EVI值為0.081 0,之后的6和7月植被指數(shù)雖不斷增加,但升幅較小，至8月達(dá)最大值,但較前幾種草地類型明顯偏低。9-10月氣溫逐漸降低,植被指數(shù)變小。11月開(kāi)始進(jìn)入冬季，植被指數(shù)繼續(xù)降低,但11月后植被指數(shù)趨于穩(wěn)定,11月EVI為0.079 0,草地進(jìn)入休眠期。植被指數(shù)波動(dòng)最大值出現(xiàn)在6月，最小值出現(xiàn)在2月(表2)。

3.1.7溫性荒漠類植被指數(shù)月際變化特征 溫性荒漠類草地是在極端干旱的氣候條件下,由旱生的灌木和半灌木植物組成的植被類型[25]。溫性荒漠類草地土壤種子庫(kù)與草甸草原、矮嵩草草原及荒漠草原相比種子數(shù)量貧乏[26-28]。這一方面是因?yàn)闇匦曰哪莸刂脖幌∈?蓋度較??；另一方面長(zhǎng)期的過(guò)度放牧利用和砍伐薪柴導(dǎo)致一些植物不能形成生殖枝,不能正常開(kāi)花結(jié)實(shí)。蒿類半灌木荒漠草地是主要類型，蒿類半灌木春季返青晚,生長(zhǎng)勢(shì)弱,一年生草萌發(fā)早,生長(zhǎng)快,早春在草群中占據(jù)一定地位[29]。地面實(shí)測(cè)有冷蒿、鹽爪爪(Kalidiumfoliatum)、狗哇花(Heteropappushispidus)、合頭草(Sympegmaregelii)、豬毛菜、黃毛頭(K.sinicum)等植物種類。研究區(qū)溫性荒漠5月牧草開(kāi)始返青，EVI值由0.063 0增至0.069 0，增幅不明顯(圖4)。EVI峰值出現(xiàn)在8月，為0.108 0，與其他草地類型比較是最低值。5-10月草地植被相對(duì)茂盛，雖然植被指數(shù)也呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，但變化較小，10月后草地開(kāi)始枯黃，植被指數(shù)在11月下降到0.069 0，進(jìn)入休眠期，1-4月和11、12月植被指數(shù)都處于極其低下的水平。此種草地類型波動(dòng)系數(shù)2月最大，5月最小(表2)。

3.2不同草地類型植被指數(shù)月際變化特征分析 11種草地類型在2002-2008年EVI平均值由大到小依次為:高寒灌叢草甸類、高寒草甸類、山地草甸類、沼澤類、山地草原類、溫性草原類、高寒草原類、高寒草甸草原類、低地草甸類、高寒荒漠草原類、溫性荒漠類(圖5)。研究區(qū)不同草地類型在4月開(kāi)始返青，5-6月期間,植被指數(shù)增長(zhǎng)最快,特別是高寒灌叢草甸類和沼澤類，增幅相對(duì)較大。不同草地類型EVI值多在8月達(dá)全年最大值，只有高寒灌叢草甸類和山地草甸類在7月達(dá)最大值，之后植被指數(shù)開(kāi)始下降,在各種草地類型中高寒灌叢草甸類EVI的變化最大。11種草地類型的植被指數(shù)月變化趨勢(shì)相似，符合草地的自然生長(zhǎng)狀況。同其他植被類型相比,溫性荒漠類植被指數(shù)在生長(zhǎng)季的各個(gè)時(shí)期均最低,植被指數(shù)變化較小。在草地進(jìn)入枯草期的幾個(gè)月中，各種草地類型的EVI值均在0.1左右，從4月開(kāi)始，部分草地類型植被指數(shù)增幅相對(duì)較高但并不明顯，5-7月，植被指數(shù)增長(zhǎng)迅速的草地類型與緩慢的草地類型之間差距加大。在盛草期，EVI值出現(xiàn)分層，第1層是高寒灌叢草甸類，EVI值最大；高寒草甸類、山地草甸類、沼澤類次之，這3種草地EVI較接近,為第2層；山地草原類、溫性草原類、高寒草原類、高寒草甸草原類4種草地類型為第3層；低地草甸類、高寒荒漠草原類、溫性荒漠類為第4層，這3種草地類型EVI最低。

圖4 高寒荒漠草原類與溫性荒漠類EVI月際變化比較

圖5 不同草地類型EVI變化曲線

3.3植被指數(shù)與草地覆蓋度和草群高度的關(guān)系

3.3.1植被指數(shù)與草地覆蓋度的關(guān)系 已有研究表明，植被指數(shù)與植被的蓋度有較好的相關(guān)性[30-31]，也能指示植被的宏觀類型、生長(zhǎng)狀況和季候特征變化[32-33]。通過(guò)比較2006年8月的實(shí)地測(cè)量的草地覆蓋度發(fā)現(xiàn)，隨著草地覆蓋度的增加，EVI值也逐漸變大，且升幅較穩(wěn)定，呈線性關(guān)系，其相關(guān)性高達(dá)0.996 5(圖6)。植被指數(shù)與草地覆蓋度的高度相關(guān)，印證了前人的研究結(jié)果，說(shuō)明植被指數(shù)對(duì)于植被覆蓋度有極強(qiáng)的指示作用。

3.3.2植被指數(shù)與草群平均高度的關(guān)系 目前缺乏對(duì)于草群高度和EVI關(guān)系的研究資料，但已知草地覆蓋度與EVI高度正相關(guān)，而一般草地覆蓋度較高的區(qū)域，其草地生長(zhǎng)狀況較好，植被也較為茂盛，草群較為高大，所以推斷草群高度與EVI的關(guān)系可能為正相關(guān)。分析草群高度與增強(qiáng)型植被指數(shù)的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，在草群平均高度為20 cm以下時(shí)，草群平均高度與EVI平均值相關(guān)性為0.864 1，呈高度正相關(guān)(圖7)，草群高度在30 cm以下時(shí)EVI為0.435 8，而當(dāng)草群高度達(dá)到70 cm時(shí)EVI反而下降為0.400 4，可能是由于隨著高度的增加其覆蓋度趨于穩(wěn)定。

圖7 草群平均高度與增強(qiáng)型植被指數(shù)的關(guān)系

通過(guò)上述分析，草地蓋度和草群高度是影響植被指數(shù)變化的兩個(gè)主要因子。相同草地類型因?yàn)榱⒌貤l件不同，草地蓋度和草群高度亦有差別，這也是導(dǎo)致不同地區(qū)相同草地類型植被指數(shù)變化差異較大的一個(gè)原因。所以，分析草地蓋度和草群高度對(duì)植被指數(shù)變化的影響，可以對(duì)有效地利用植被指數(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)草地健康狀況以及草地生產(chǎn)力具有十分重要的意義。

4 青藏高原牧區(qū)植被指數(shù)時(shí)空變化特征

選取植被狀況最好的8月份MODIS數(shù)據(jù)生成的EVI合成圖像，得到2002-2008年8月青藏高原草地EVI分級(jí)分布圖(圖8) 。將EVI值按照0～0.09、0.09～0.19、0.19～0.31、0.31～0.45、0.45～0.70的值域劃分為5級(jí),這種分級(jí)基本可以較詳細(xì)地體現(xiàn)不同草地類型的空間差異和過(guò)渡性。如果分級(jí)過(guò)于簡(jiǎn)單，不能切實(shí)反映類別間的差異，而不同草地類型在地域上有連續(xù)性；分類過(guò)于精細(xì)不利于反映草地生長(zhǎng)狀況的空間變化趨勢(shì)。每年的植被指數(shù)分級(jí)分布圖都體現(xiàn)了青藏高原各類草地的空間分布差異性、連續(xù)性和過(guò)渡性，體現(xiàn)了各類草地空間分布的實(shí)際特征。通過(guò)7年的植被指數(shù)分級(jí)圖之間相互比較可以發(fā)現(xiàn)，5種等級(jí)的草地類型隨時(shí)間變化顯現(xiàn)出差異性，2002-2008年7年間，植被指數(shù)變化不大，說(shuō)明青藏高原各種等級(jí)草地植被面積在7年間無(wú)顯著變化。各個(gè)級(jí)別EVI值域?qū)?yīng)不盡相同的草地類型區(qū)，而在各種草甸草原與荒漠之間無(wú)明顯的界線，有一定重疊，所以通過(guò)EVI分級(jí)分布所顯示的空間差異也不是很明顯，而是漸變性的，EVI值由小到大，對(duì)應(yīng)的草地類型為荒漠→草原→草甸的變化趨勢(shì)。雖然所反映的草地類型有重疊，但其變化趨勢(shì)是相同的，正好反映了各類草地之間在特征上的過(guò)渡性和在空間上的重疊性。其中當(dāng)EVI值為0時(shí)，一般代表水體，比如青海湖；0～0.09值域區(qū)間主要為荒漠，散布于青藏高原西北部邊境；0.09～0.19值域區(qū)間主要散布于青藏高原中西部的草原化荒漠地區(qū)，基本呈裸地，在北部也有分布，但面積較?。?.19～0.31值域區(qū)間為大面積分布于中部和西南部的荒漠草原區(qū)，但在東北部也有零星分布，這些地區(qū)由于鄰近荒漠草原，植被覆蓋較低，體現(xiàn)了荒漠和草原之間的過(guò)渡性；0.31～0.45值域區(qū)間主要分布于東南部，東北部也有少量分布，為典型草原區(qū)，體現(xiàn)了草原和草甸之間的過(guò)渡性。與0.19～0.31值域區(qū)不同，它在相對(duì)位置上表現(xiàn)為遠(yuǎn)離荒漠區(qū)和接近草甸草原區(qū)；0.45～0.70值域區(qū)間主要分布于青藏高原東北部和東南部的草甸區(qū)，即與0.31～0.45值域區(qū)間同時(shí)分布，基本上反映了二者的同一性。這說(shuō)明草甸草原和典型草原在生長(zhǎng)特征上的共性和在空間上的連續(xù)性，植被覆蓋相對(duì)稠密，在草甸草原區(qū)域有零星分布。從分級(jí)圖整體分析可以看出，植被指數(shù)由西北到東南方向逐漸增加，在交錯(cuò)部分零星散布著不同植被指數(shù)分級(jí)區(qū)域，體現(xiàn)出不同草地類型在地域上的連續(xù)性、過(guò)渡性和空間上的差異性。

圖8 2002-2008年研究區(qū)8月植被指數(shù)分級(jí)圖

5 結(jié)論與展望

結(jié)合2006年8月的地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)青藏高原2002-2008年的植被指數(shù)(MODIS-EVI)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出了不同草地類型植被的時(shí)空變化情況，以及草地植被指數(shù)與草地覆蓋度、草群高度的關(guān)系。

MODIS-EVI能最大限度地減少環(huán)境因子的影響，具有較高的時(shí)間和空間分辨率，能很好地反映各草地類型的生長(zhǎng)過(guò)程及其空間差異性。本研究選用MODIS-EVI植被指數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)青藏高原不同草地類型2002-2008年共計(jì)84個(gè)月的植被變化進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，草地蓋度和草群高度是影響植被指數(shù)變化的兩個(gè)重要因子。MODIS 植被指數(shù)對(duì)季節(jié)變化、土地覆蓋變化和生物物理參數(shù)變化比較敏感。本研究選用8月的合成數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)MODIS-EVI值域分級(jí)可以反映荒漠草原、典型草原和草甸草原的變化趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上加上草地覆蓋度、草群高度信息就可以從多個(gè)角度更詳盡、準(zhǔn)確地反映各草地類型的空間地域分布特征，而且可以更具體、更精確地把握各種草地類別的實(shí)際狀況，達(dá)到更有效地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)青藏高原草地的目標(biāo)。在以后的研究工作中，通過(guò)利用新一代衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)MODIS，結(jié)合氣候因子和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析影響草地生物量變化的主導(dǎo)因素，監(jiān)測(cè)草地生產(chǎn)力的時(shí)空變化動(dòng)態(tài)，為研究區(qū)草地資源的合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

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