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成都2000-2015年的植被覆蓋變化特點

來源:原創論文網 添加時間:2019-10-07

  摘要:為掌握成都市地區的植被覆蓋變化特征,文章基于一元線性回歸和Hurst指數法對研究區的植被覆蓋變化進行了分析。結果表明:由于人口數量和城鎮的不斷擴張,2000-2015年成都市植被覆蓋整體上呈降低的變化趨勢,且中部地區表現的最為明顯。成都市Hurst指數表現出中間高,周圍低的空間分布特征,中部地區植被覆蓋未來仍有降低的變化趨勢。

  關鍵詞:植被覆蓋; 變化特征; Hurst指數;

  Abstract:In order to grasp the characteristics of vegetation cover change in Chengdu, this paper analyzes the vegetation cover change in the study area based on linear regression and Hurst index method. The results show that due to the continuous expansion of population and cities and towns, the overall vegetation cover in Chengdu shows a decreasing trend from 2000 to 2015, and the performance in the central region is the most obvious. The Hurst index in Chengdu shows the spatial distribution characteristics of high in the middle and low in the surrounding, and the vegetation cover in the central region will still have a decreasing trend in the future.

  Keyword:vegetation cover; change characteristics; Hurst index;

  1、概述

  植被在水土保持,水源涵養,生物多樣性等方面都具有重要作用。植被覆蓋變化是自然因素(如氣候變化等)和人類活動(城鎮擴張,過渡放牧等)共同作用的結果,而歸一化植被指數(NDVI, normalized difference vegetation index)被認為是表征植被覆蓋變化最佳的指標之一,已經廣泛應用于農業、林業等變化監測[1].因此,植被覆蓋變化不僅可以反映自然因素的影響,也反映了人類活動的影響,研究植被變化具有重要意義。

  成都市是中國的新一線城市,位于我國的四川盆地西部,中部地勢平坦,周圍地勢起伏度較大。近年來,經國務院同意,發改委和住建部聯合印發《成渝城市群發展規劃》指導文件,將成都定位為國家中心城市[2].隨著經濟的快速發展以及城市的不斷擴張,受人類活動的影響,植被覆蓋發生了明顯變化。因此,掌握成都市近年來的植被覆蓋變化特征和未來的變化趨勢具有重要作用。

  2、數據來源與處理

  本文的數據為2000-2015年成都市的NDVI數據。NDVI數據來源于美國航空航天局(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/)MOD13Q1的以16天為周期的數據集。空間分辨率為250*250m,對原始數據去除異常值,鑲嵌,裁剪等操作后由最大值合成法得到成都市每年的NDVI數據集。

  3、方法

  3.1 線性回歸

  本文使用線性回歸的方法分析成都市2000-2015年的植被覆蓋變化狀況。該方法逐像元建立每年的NDVI值與時間變化的回歸關系進行分析,當回歸線的斜率為正值時,表示整體上NDVI的變化為正向,植被覆蓋狀況變好;當斜率為負值時,表示整體上植被覆蓋變差,具體方法可見文獻[3].

  3.2 Hurst指數

  Hurst指數可用來描述時間序列的可持續性,可以預測時間序列未來的發展趨勢。本文通過Hurst指數與線性回歸計算的結果相結合,分析成都市未來植被覆蓋的變化趨勢。本文使用的是基于R/S分析方法的Hurst指數法,具體計算過程見文獻[4].

  4、結果

  4.1 植被變化趨勢空間分布

  據計算統計,成都市植被覆蓋變化斜率的平均值為-0.01,這表明在研究時間段內成都市整體上植被覆蓋在降低。由線性回歸計算得到成都市2000-2015年的NDVI變化趨勢如圖1 (a)所示。由圖可知,在成都市中心城區部分地區的植被覆蓋變化斜率為負值,均呈現降低的變化趨勢,在郫縣、新都區、溫江區、雙流區等表現的最為明顯,植被覆蓋降低的地區都集中在各區縣城鎮擴張的區域。而成都市周圍的植被覆蓋整體上呈現上升的變化趨勢。結合統計年鑒可知,成都市的人口數量由2000年的1013.3萬人增加到2015年的1465.75萬人,上升44.65%.不斷增加的人口數量和城鎮擴張是成都市植被覆蓋降低的主要原因。

  4.2 植被變化未來趨勢分析

  計算得到成都市的植被覆蓋變化Hurst指數,如圖1 (b)所示,Hurst指數大于0.5的地區表示未來的植被變化具有可持續性,其主要集中在郫縣,崇州市,新津縣等成都市中心地區。Hurst指數小于0.5的地區表示未來植被覆蓋具有相反的變化趨勢,主要分布在邛崍市、大邑縣等地區。將Hurst指數空間分布圖和植被變化斜率分布圖對比發現,兩者的空間分布特點整體相同,都表現為中部地區高,周圍低的空間格局,但局部地區存在差異。

成都市2000-2015年NDVI變化斜率及Hurst指數空間分布

圖1 成都市2000-2015年NDVI變化斜率及Hurst指數空間分布

  5、結論

  由一元線性回歸和Hurst指數得到成都市2000-2015年的植被覆蓋變化特征和未來的變化趨勢,主要結論如下:(1)成都市植被覆蓋整體上呈現不斷降低的變化趨勢,主要分布在成都市中部地區和周圍發展較快的區縣,這主要是由人口數量的增加和建筑面積擴張造成。(2)成都市的植被變化Hurst指數的空間分布特點整體上與植被覆蓋變化斜率的空間分布特點相同,未來中部地區的植被覆蓋具有降低的變化趨勢。

  參考文獻

  [1]李杰,張軍,劉陳立,等。基于MODIS-NDVI的云南怒江流域植被覆蓋時空變化特征研究[J].林業資源管理,2018 (04) :90-99.
  [2]周垠,龍瀛。存量、增量之辯下的城鎮用地開發與模擬研究--以成都市為例[J].地理與地理信息科學,2016, 32 (05) :45-51.
  [3]牟娟。線性回歸分析在指數模型中的應用[J].科技創新與應用,2019 (15) :181-182.
  [4]羅增奇,成軍鋒,仇寬彪,等。2000-2017年秦嶺地區植被覆蓋時空變化特征研究[J].陜西林業科技,2018, 46 (4) :14-21.

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