基于MODIS_NDVI的新疆巴音布鲁克草原植被覆盖度时空变化特征及影响因素分析

来源 :河北师范大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:Horus_Ra
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草原占地球陆地总面积的52.17%,是全球面积最大的陆上土地覆盖类型。草原植被是畜牧业的发展的基础具有防风固沙、保持水土、涵养水源、维护生物多样性和旅游观赏等生态功能。草原植被覆盖度是描述草原生态系统健康以及生态承载力的重要参数之一,植被覆盖度的高低会显示区域生态环境的质量,从而指示区域内部生态系统功能和生态系统服务能力的强弱。新疆巴音布鲁克草原是中国第二大草原,拥有独特的高寒草甸草原景观,是新疆天山地区重要的生态屏障。近年来,气候变化和超载放牧所引起的草原退化现象日益严重,因此,研究巴音布鲁克草原植被覆盖度时空变化特征及影响因素,意义重大。本文运用回归分析、趋势分析、缓冲区分析等方法,以MODIS遥感数据和野外样地实测数据为基础,建立了估算植被覆盖度的巴音布鲁克草原MODIS光谱估算模型。根据该模型对研究区植被覆盖度进行等级划分,对典型地物要素进行样线和缓冲区分析,并对研究区2001-2015年的植被覆盖度时空变化特征和主要影响因素进行研究。主要结论如下:(1)构建植被覆盖度光谱估算模型。利用实测SOC_NDVI估测植被覆盖度VC的地面光谱模型是简单的线性函数,R2为0.865;MODIS_NDVI和实测SOC_NDVI之间也为线性关系,R2为0.731;基于上述两个方程反演了估算植被覆盖度的MODIS光谱估算模型,经检验,MODIS光谱估算模型相关系数R为0.882,相关性显著,标准误差SE为11.55%,总体预测精度为88.92%。因此可得出,基于地面光谱模型建立的MODIS光谱估算模型预测精度较高,可估算巴音布鲁克草原生长季的植被覆盖度,具有较好的科学性和应用性。(2)基于所建模型划分研究区草原等级。根据本文得到的MODIS光谱估算模型,将研究区遥感影像NDVI灰度图转化为单波段的植被覆盖度图,并按植被覆盖度的高低将试验期草原划分为五个等级,即极高、高、中、低和极低覆盖草原,它们在研究区中所占比例分别为:18.87%、25.61%、31.28%、13.86%和10.38%。在此基础上从等级划分、地物要素和分区三个方面进行植被覆盖度分析,清晰地呈现了研究区植被覆盖度的内部差异性。(3)对研究区典型地物要素进行样线分析和缓冲区分析。以研究区植被覆盖度图为基础,在研究区内地物要素分布特征明显的区域设置A、B、C、D4条样线和4个缓冲区,依次对应矿山、道路、旅游景点、居民聚居点。通过分析总结得出,典型地物要素对草原植被覆盖度均有不同程度的影响,且距离地物要素距离越近,植被覆盖度越低,对草原影响程度从大到小依次为:矿山>居民点>道路>旅游景点。(4)分析研究区草原植被覆盖度的时空格局。利用MODIS光谱估算模型计算得到研究区2001-2015年的植被覆盖度图,整体上东部和西部低而南部和北部高,且随着时间序列植被覆盖度呈弱增长趋势。全区尺度上,2006-2010年较2001-2005年,低植被覆盖度的面积增加,极高植被覆盖度的面积降低,整体来看植被覆盖度为下降趋势;2011-2015年较前两个时段,低、中植被覆盖度的面积降低而高、极高植被覆盖度的面积增加,植被出现恢复势态。像元尺度上,研究区内76.38%的区域植被覆盖度呈增长态势,23.62%的区域植被覆盖度呈降低态势,增长最大值为1.88%,下降最大值为1.59%。(5)分析时空格局变化的主要影响因素。巴音布鲁克植被覆盖度变化是自然因素和人类活动共同作用的结果。通过分析降水、气温、海拔高度、畜牧量与研究区植被覆盖度之间的相关性,得出相关性R的绝对值从大到小依次为:降水(0.916)>气温(0.571)>畜牧量(0.50)>海拔高度(0.115),其中植被覆盖度与畜牧量呈负相关关系。巴音布鲁克草原因其特有的水分、气候以及土壤条件决定了其特有的植被覆盖度空间分布和变化特征,降水对植被的生长具有重要的作用,植被覆盖度的增加主要取决于降水量的增加,而延长植被生长期会增加植被覆盖度,这依赖于气温的升高。地形因素对植被覆盖度的影响还需进一步验证,人类活动主要通过草原放牧以及旅游行为对植被覆盖度造成影响。
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