基于歸一化算法遙感解譯的植被覆蓋分析

洪明海

摘 要：為分析植被覆蓋情況進(jìn)而對(duì)區(qū)域環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)和改進(jìn)，文章利用ERDAS軟件對(duì)其IMG圖使用歸一化植被指數(shù)法（NDVI）進(jìn)行計(jì)算。結(jié)合計(jì)算所得的植被覆蓋指數(shù)IMG圖、解譯的植被覆蓋圖和所提取的植被分區(qū)面積，進(jìn)行分析，結(jié)果表明：該地區(qū)的綠地植被覆蓋（包括高覆蓋地、中覆蓋、低覆蓋地、有林地、灌木叢以及其他林地）面積為9568.50公頃，占到總面積的42.68%，同時(shí)在解譯圖中可以清楚地看出此地區(qū)的水體流域分布情況，其面積為3446.03公頃，占15.37%。通過(guò)資料比對(duì)，利用遙感解譯的方法和實(shí)地基本一致，水體、高覆蓋地區(qū)域等的面積也高度吻合。這表明，通過(guò)遙感解譯，我們可以方便地對(duì)某片地區(qū)進(jìn)行植被的環(huán)境分析和評(píng)估，而不需要進(jìn)行大量而復(fù)雜的實(shí)地考察，這在應(yīng)用實(shí)踐中具有良好的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵詞：歸一化植被指數(shù)；植被覆蓋度；解譯

1 概述

植被，包括森林、灌叢、草地和農(nóng)作物，既是生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分，也是生態(tài)系統(tǒng)存在的基礎(chǔ)，具有截流降雨、減緩徑流、防沙治沙、保持水土等功能，聯(lián)結(jié)著土壤、大氣和水分等自然過(guò)程，在陸地表面的能量交換、生物地球化學(xué)循環(huán)和水文循環(huán)等過(guò)程中扮演著重要角色，是全球變化研究中的“指示器”。

在遙感應(yīng)用領(lǐng)域，植被指數(shù)是一種反映地表植被信息的重要信息源之一，已廣泛用于定性和定量評(píng)價(jià)植被覆蓋及其生長(zhǎng)狀況。目前，預(yù)測(cè)植被情況的指數(shù)有很多種，如，比值植被指數(shù)（RVI）、差值植被指數(shù)（NVI）、土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)（SAVI）、修正突然植被指數(shù)（MSAVI）和歸一化植被指數(shù)（NDVI）。研究表明歸一化植被指數(shù)NDVI對(duì)植被的生長(zhǎng)勢(shì)和生長(zhǎng)量非常敏感，可以很好地反映地表植被的繁茂程度，是指示植被活動(dòng)和植被生產(chǎn)力的良好指標(biāo)，廣泛應(yīng)用于植被生長(zhǎng)狀況描述、土地覆蓋類型分類、植被生產(chǎn)力估測(cè)、旱情監(jiān)測(cè)分析、城市土地分等定級(jí)、荒漠化監(jiān)測(cè)和城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估等研究中。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

本數(shù)據(jù)由國(guó)家遙感測(cè)繪局提供，因此數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不用懷疑，該數(shù)據(jù)與其他NDVI數(shù)據(jù)相比，其誤差小，精度高，且已廣泛應(yīng)用于全球及區(qū)域大尺度植被變化的研究中。

2.2 遙感解譯與配準(zhǔn)

遙感解譯是不同結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、成分的地物對(duì)光線的吸收、反射不同，可得到不同的波譜信息，在遙感圖像上反映出不同的灰度值。遙感解譯就是在遙感圖像上觀察分析點(diǎn)、線、面等影紋信息來(lái)判斷地物類型。

本次的歸一化植被指數(shù)計(jì)算和地圖配準(zhǔn)主要是在ERDAS IMAGIN 9.2中完成，遙感解譯和植被數(shù)據(jù)的提取則在 ARCGIS 10.0 中完成。

2.3 歸一化植被指數(shù)法

3 結(jié)果與分析

3.1 NDVI值的計(jì)算

用ERDAS進(jìn)行歸一化計(jì)算后得到的，其中植被情況通過(guò)灰度來(lái)表示，特別白的地方，表示高反光，可能是裸巖、雪和云之類，剩下的就是植被情況了，除中間的近乎黑色的那一塊是水域外，其余的就按灰度的深淺來(lái)判斷，灰度值越大，表示其植被情況越好，反之則越差。通過(guò)這景歸一化植被計(jì)算圖我們可以很直觀清晰地看到這個(gè)區(qū)域的植被情況，不僅可以看到哪些是水體，哪些是裸巖等非植被區(qū)域，還可以知道哪些地方是被植被所覆蓋的，以及進(jìn)一步我們還能看出植被的覆蓋程度，甚至我們還能隱約看到圖中的河流的位置和走向。得出，其綠化程度在50%以上。

3.2 解譯

圖1是在ARCGIS中解譯完成后的圖，其中圖例如右所示。在這一景中，我們就可以更清楚地看到本區(qū)域的植被覆蓋情況，其中，除了大部分的綠地外，我們還能看到占有一定面積比例的沼澤地，這些多出現(xiàn)在河流斷流的地方以及接近水域的地方，這也說(shuō)明在本次解譯的地方水源是比較充裕的，因此決定植被生長(zhǎng)的因素并不是水的問(wèn)題，相反還會(huì)因?yàn)榇罅康乃w從而形成沼澤地。另外，從圖中，我們也能看到存在一個(gè)很大的湖泊和幾個(gè)小的湖泊，這也表明了這里的水是充分的。

3.3 植被面積提取

表1是用ARCGIS在解譯完成后的圖中通過(guò)屬性提取到的各植被類型的面積。其中高覆蓋草地的面積為3034.32公頃，占到整個(gè)區(qū)域的13.53%；沼澤地的面積達(dá)到了2674.50公頃，占到了本區(qū)域總面積的11.93%，這一結(jié)果也和前面圖得到的是一致的；此外我們?cè)倏纯春拿娣e，它擁有3446.03公頃的面積，占到了15.37%，這我們可以很直觀地從圖1看到；另外一個(gè)不可忽略的是鹽堿地，以933.18公頃的面積占到了該區(qū)域4.16%的值，也是一個(gè)不可小覷的數(shù)目?？傮w上來(lái)說(shuō)，該區(qū)域有植被覆蓋（包括高覆蓋草地、中覆蓋草地、低覆蓋草地、灌木叢、有林地以及其他林地）的面積為9568.50公頃，擁有42.68個(gè)百分點(diǎn)；而非植被覆蓋區(qū)域（除了湖泊、云以及雪地）的面積是3793.55公頃，是總面積的16.92%。

4 結(jié)束語(yǔ)

可見(jiàn)，使用遙感解譯的方法分析得到的結(jié)果和實(shí)地是相當(dāng)吻合的，目前，基于遙感解譯的歸一化植被指數(shù)的算法分析某地區(qū)植被覆蓋情況應(yīng)用廣泛，對(duì)于科研人員和方案制定者來(lái)說(shuō)是一個(gè)不錯(cuò)的理想選擇。同時(shí)隨著當(dāng)前遙感技術(shù)的不斷發(fā)展以及衛(wèi)星航片圖精度的不斷提高，使用這一方法對(duì)某一特定面積的植被覆蓋分析更加有實(shí)際意義。

但是，除了在歸一化植被指數(shù)的算法是通過(guò)機(jī)器完成的，而在解譯的過(guò)程中是通過(guò)目視完成的，因此在所難免的存在一定誤差，與此同時(shí)，這一方法對(duì)于大面積的分析也存在局限。所以此方法也還需要進(jìn)一步完善。

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