(成都理工大學(xué) 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(tǒng)計(jì)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(biāo)。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(jiǎn)單,不依賴于地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),可操作性強(qiáng),而且可以在一定程度上表征植被的生長(zhǎng)狀況和變化。近幾年利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行地表植被覆蓋觀測(cè)的研究也越來越多。
合肥市是安徽省的省會(huì)城市,地處長(zhǎng)江淮河之間,巢湖之濱,是國(guó)家首批命名的3個(gè)“全國(guó)園林城市”之一,號(hào)稱綠色城市、生態(tài)城市。近幾年,合肥市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),市政建設(shè)呈迅猛發(fā)展態(tài)勢(shì),經(jīng)濟(jì)發(fā)展,人口膨脹和城市擴(kuò)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和像元二分法估算合肥市的2007-2017年植被覆蓋度,分析其植被覆蓋變化情況,對(duì)于保護(hù)城市生態(tài)建設(shè)的成果,為城市生態(tài)評(píng)價(jià)及生態(tài)安全評(píng)估提供參考。
合肥作為安徽省省會(huì)城市,位于安徽中部,地理坐標(biāo)為30°56′N~32°30′N,116°40′E~117°58′E。合肥市現(xiàn)轄肥東、肥西、長(zhǎng)豐、廬陽(yáng)4個(gè)縣,1個(gè)縣級(jí)市巢湖市,位于江淮之間、巢湖之濱,具有承東啟西、貫通南北的重要區(qū)位優(yōu)勢(shì),總面積11445.1km2,人口796.5萬,是全省政治、經(jīng)濟(jì)、文化和金融中心,也是全國(guó)四大科教城市之一。
研究區(qū)所采用的數(shù)據(jù)為2007年、2017年Landsat 8 OLI數(shù)據(jù),條帶號(hào)為121,行編號(hào)為38,空間分辨率為30m。首先對(duì)遙感影像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)、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(jìn)行裁剪,得到研究區(qū)的遙感影像圖。
1.歸一化植被指數(shù)(NDVI)
NDVI能夠反映植被生長(zhǎng)狀態(tài),與植被覆蓋度緊密相關(guān),因此是目前運(yùn)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(gè)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.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合肥市的植被覆蓋度,利用歸一化植被指數(shù)NDVI計(jì)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(jì)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(shí)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。
2007-2017年合肥市的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,外圍植被覆蓋度高。合肥市的植被覆蓋度良好,植被覆蓋度較高的地區(qū)占據(jù)合肥市大部分地區(qū),區(qū)域中有一個(gè)顯著的高植被覆蓋區(qū)是位于西南部的大蜀山森林公園,這些都與實(shí)地的情況一致。2007-2017年植被覆蓋度變化分析可知,合肥市的植被覆蓋度分布發(fā)生明顯變化,植被覆蓋度顯著減少的區(qū)域主要分布在合肥市高新區(qū)、政務(wù)區(qū)、湖濱新區(qū)等經(jīng)濟(jì)發(fā)展活躍的區(qū)域,由于近幾年建設(shè)力度較大,城市擴(kuò)張,大量農(nóng)田轉(zhuǎn)為建設(shè)用地,導(dǎo)致該地區(qū)植被覆蓋度顯著減少。植被覆蓋度增加區(qū)域明顯少于減少區(qū)域,顯著增加區(qū)域主要是由于水塘轉(zhuǎn)化為農(nóng)田綠地。合肥市多個(gè)區(qū)域植被覆蓋度均有輕微改善,其中改善集中分布在合肥市的北部和南部,包括長(zhǎng)豐縣、肥西縣和廬江縣區(qū)域。
1.人類活動(dòng)因素
近年來,合肥市城市建設(shè)迅速發(fā)展、擴(kuò)張,城鎮(zhèn)化步伐加快,經(jīng)濟(jì)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(hù),已經(jīng)成為合肥市政府急需解決的問題。
2.自然因素
植被生長(zhǎng)除了受到人類活動(dòng)的影響外,自然因素也在很大程度上影響植被生長(zhǎng)狀況,如氣溫和降水直接影響植被的長(zhǎng)勢(shì)。例如,大蜀山森林公園區(qū)域的植被覆蓋變化較小,由于人類活動(dòng)的減少,植被自身的調(diào)節(jié)和保護(hù)使得蓄水能力相應(yīng)提高,促進(jìn)植被的生長(zhǎng)。
本文基于2007年、2017年NDVI數(shù)據(jù),利用像元二分模型估算合肥市的植被覆蓋度。結(jié)果表明,合肥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(jiǎn)單、速度快,得到的植被覆蓋度也可以客觀地反映植被生長(zhǎng)變化的情況,為相關(guān)部門評(píng)估生態(tài)環(huán)境、制定城市建設(shè)做參考。