基于多源遥感数据的漳河上游区域植被覆盖时空演变规律

【摘要】：植被是地理环境的重要组成部分,是全球环境变化的重要指示器。而长期以来,在多重因素(自然因素、人为因素)的影响下,漳河上游流域的生态环境问题日益突出,如干旱缺水、水土流失和环境恶化等。研究区域植被覆盖的变化情况,了解区域环境状况,有利于区域植被的保护和区域生态环境的治理。漳河上游流域以山区地貌为主,东部为太行山脉,西部为太岳山,两山之间为长治小盆地,是该流域内的主要农耕区域,植被类型多样。对漳河上游流域植被覆盖变化状况和影响因子进行研究分析,了解漳河上游流域植被覆盖时空变化特征,并进一步探讨植被覆盖变化与气温、降水、人口和GDP的相关性,将有利于太行山、太岳山森林的保护以及长治小盆地区域农田的合理化建设,也为漳河上游流域植被的恢复以及区域生态环境改善提供技术及理论支撑。本文基于下载、收集的2000-2014年MODIS NDVI数据序列、Landsat TM/ETM+数据、SPOT5数据、气象数据、社会经济数据及漳河上游流域土地利用等数据资料,利用ENVI、Arcgis和SPSS等数据处理和分析软件,对近15年间漳河上游流域植被覆盖的时空变化特征进行系统研究分析,并制作相应的专题图;为消除由于云层、传感器等因素对NDVI数据带来的误差问题,引入小波-经验模态分解降噪模型,并对不同地表覆被NDVI时间序列进行降噪处理;传统上,科研人员分析地表覆被演化规律,往往把关注的重点放在研究区域整体的变化,而很少从植被群组的角度出发,本文为进一步探讨不同土地覆盖类型的演变规律,基于经验模态分解模型,提出基于不同植被群组研究区域土地覆盖类型变化规律的研究思路;并结合气象数据、经济数据,对流域环境变化驱动因子进行系统分析。得出主要结论如下:(1)2000-2014年漳河上游流域年均NDVI值整体上呈增长趋势,变化值为2.3%/10a;该流域植被覆盖情况呈现出平稳中的改善,其中植被覆盖得到改善的区域占总流域的31.40%,植被覆盖退化区域占整个流域的15.12%,植被改善区域大于植被退化区域;该流域植被NDVI年内变化,存在明显的规律性,呈现先升高后降低;并且流域植被覆盖情况较好,太行山、太岳山区域NDVI值最高,各城市中心的NDVI值较低,NDVI值呈现周边值最高中部较低的趋势。(2)不同土地覆盖类型具有不同的动态演变规律,其对整体变化贡献率并不等权;漳河上游流域林地、耕地、居民地、水域和裸地NDVI值呈周期性变化,其固定性周期为1年,但波动性周期呈不同的变化规律;裸地NDVI值整体上呈上升趋势;耕地NDVI值波动较小,整体上呈先不变后增大趋势;林地NDVI值波动较小,整体上呈上升趋势;居民地NDVI变化值较稳定;水域NDVI值波动性周期呈现振幅先增大后减弱,波长先减小后增大,变化较明显,且其NDVI值整体呈上升趋势,但前期与后期相比较,水域NDVI值前期上升,后期保持稳定趋势。(3)2000-2014年漳河上游流域年气温变化整体呈下降趋势,递减速度为0.12℃/10a,漳河上游流域多年年均温为9.6℃。年降水量整体呈上升趋势,曲线变化率为15.75mm/10a,其中2003年的年均降水量最多。(4)2000-2014年漳河上游流域年均NDVI值与年均温、年降水量均呈正相关,且年均NDVI值与气温之间的相关系数远大于降水量方面的,该流域气温对植被的影响比降水量的影响大。均通过P0.01水平上的显著检验,漳河上游流域气温的升高和降水量的增加将会促进植被的生长,均是影响植被生长的因素。(5)漳河上游流域区域内植被覆盖与人口分布呈负相关,随着人口数量的增多,植被覆盖降低。各个人口范围的NDVI均值随人口数量的增加而减少,当人口数为0-100人/km2时,NDVI均值为0.521;随着人口数量的增加,NDVI均值减小,当人口数为5000人/km2时,人口分布密集,NDVI均值最小,为0.24。(6)漳河上游流域内NDVI与GDP呈显著负相关,经济越高度发展的区域,植被受到的影响越大,山区、远离市区的区域,经济欠发达或发展缓慢的区域,植被几乎不受影响或受到较弱的干扰,植被NDVI值较高,植被覆盖情况较好。

【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q948