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(yùn)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(shí)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(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，不僅模型簡單，不依賴于地面實(shí)測數(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(jì)、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(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(hù)城市生態(tài)建設(shè)的成果，為城市生態(tài)評價(jià)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(fēng)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(jì)、金融中心，上海市共管轄 16 個(gè)區(qū)，其中黃埔區(qū)和長寧區(qū)是上海市的經(jīng)濟(jì)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(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。

2.2 NDVI和植被覆蓋度的計(jì)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(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）

2.2.2 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(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。

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(shí)際情況，上海市主城區(qū)人口約占整個(gè)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(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(hù)使得蓄水能力相應(yīng)提高，促進(jìn)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(dá)（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(xué)）