赵卓文
, 张连蓬, 李行, 王永香, 王胜利
江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院,江苏徐州 221116
ZHAO Zhuowen, ZHANG Lianpeng, LI Xing, WANG Yongxiang, WANG Shengli
通讯作者:
版权声明: 2017 地理科学进展 《地理科学进展》杂志 版权所有
基金资助:
作者简介:
作者简介：赵卓文(1992- ),女,江苏南通人,硕士研究生,主要从事植被定量遥感、遥感理论和应用研究,E-mail:1820830395@qq.com。
展开
摘要
宁夏自2000年后实施退耕还林以来,局部地区的生态环境得到明显改善,为探求近15来年宁夏地区植被的动态变化及其影响因子,本文以MOD13Q1为数据源,结合DEM数据、土地利用分类图,采用Sen+Mann-Kendall非参数检验方法和Hurst模型,分析了宁夏不同行政区、不同海拔、不同坡度、不同坡向及不同植被类型生长季NDVI的空间变化特征及未来变化趋势;并利用重心迁移模型和转移矩阵分析宁夏2000-2014年间植被覆盖的时空演变特征。结果表明：①从空间分布看,宁夏南部六盘山、北部贺兰山及引黄灌溉区植被长势较好,中部干旱地区植被长势较差;且植被NDVI与海拔高程和坡度呈显著正相关。②从植被覆盖的转移矩阵看,较高植被覆盖的面积占比从2000年的17.29%增长到2014年的31.55%,主要是由较低植被覆盖转化而来的。③从重心迁移方向看,中度植被覆盖和较高植被覆盖的重心迁移最为明显,分别向东北方向偏移了129.49 km和向东南方向偏移了89.49 km。④从变化趋势看,生长季植被NDVI整体呈上升趋势,明显改善的面积占总面积的59.63%,轻微改善区域占31.72%;林地和水田显著改善的面积分别占总面积的71.50%和70.80%;显著改善的面积比例随海拔高程和坡度的增加均先增加后减少,且南部各行政区植被改善的面积均高于北部。⑤从可持续性看,植被恢复的持续性较强,89.24%的植被NDVI呈现持续改善的趋势;南部地区的持续改善的面积大于北部地区。
关键词：
Abstract
In order to ascertain the dynamics of vegetation and its impacting factors in the period of 2000-2014, based on MOD13Q1, the DEM data, and the land use classification map, this study analyzed the characteristics of the spatiotemporal distribution and future trends of the administrative areas of Ningxia Autonomous Region at different altitudes and slopes, as well as with different types of vegetation, using the Sen + Mann-Kendall nonparametric test, the Hurst index, and other methods. Based on the center of gravity migration model and transition matrix, this study analyzed the temporal change of vegetation patterns from 2000 to 2014. The results are as follows: (1) NDVI values were high in the north and the south, but low in the central area, due to its arid condition; NDVI values were significantly positively correlated with elevation and slope. (2) The transition matrix of vegetation coverage shows that the percentage of area of higher vegetation grew from 17.29% in 2000 to 31.55% in 2014, which was mainly developed from lower vegetation coverage in the beginning of the period. (3) The center of gravity migration direction indicates that moderate and higher vegetation cover centers moved: the moderate vegetation cover center migrated toward the northeast by 129.49 km, and the higher vegetation cover center migrated toward the southeast by 89.49 km. (4) The trends of NDVI show that overall, NDVI of Ningxia improved from 2000 to 2014. The area where the values of NDVI significantly increased accounted for 59.63% of the total area, while the slightly improved area accounted for 31.72% of the total. The significantly improved area of woodland and paddy accounted for 71.50% and 70.80% of the total woodland and paddy areas. The significantly improved area of NDVI firstly increased and then decreased with the increase of elevation and slope. The area in the south with increased NDVI was larger than that in the north. (5) The trend of NDVI change indicates that vegetation restoration in Ningxia is sustained—89.24% of the vegetation-covered area continued to show an improving trend, while 5.7% continued to decrease, which was mainly in the Yellow River irrigated district. The areas in southern Ningxia where NDVI presented a positive sustained development was greater than that in the north.
Keywords：
植被是土地覆盖最主要的部分,在保持土壤、调节大气以及维护生态系统稳定方面有十分重要的作用(袁丽华等, 2013)。有关植被动态的研究在土地覆盖研究中占据重要的地位,归一化植被指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)作为植被生长状况和植被覆盖度的最佳指示因子(安佑志等, 2012),能大时空尺度地反映研究区植被覆盖信息,在生态、环境和农业等领域得到广泛的应用(Pettorelli et al, 2005; Wardlow et al, 2008; 汤旭光等, 2015)。
已有学者利用植被NDVI研究了植被覆盖的动态以及变化趋势。武正丽等(2015)利用2000-2012年MODIS NDVI数据研究了祁连山植被覆盖的变化,发现祁连山近13年植被覆盖呈上升趋势,且不同季节植被覆盖变化存在明显的空间分异性。王情等(2013)基于SPOT-VGT的NDVI数据和土地利用分类图,分析了淮河流域植被覆盖的时空变化特征和空间格局。杜加强等(2016)利用GIMMS NDVI3g数据集,采用多种统计分析方法,研究了三江源区各季节植被变化的趋势。宁夏深居西北内陆高原,绝大部分属于干旱半干旱地区,西、北、东三面分别受腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、毛乌素沙地包围(凌侠, 2007),特殊的地理位置使得其植被动态研究成为学者关注的热点。杜灵通等(2015)利用1982-2013年NOAA-VHP数据,基于Mann-kendall检验,集合经验模态分解方法,研究了宁夏植被变动受气候的影响。李欣等(2011)利用1982-2006年GIMMS-NDVI数据与气象资料,分析了宁夏地区近25年植被NDVI与气象因子的相关性。杜灵通等(2012)基于SPOT-VGT NDVI数据,分析了2000-2010年11年间宁夏地区植被NDVI的变化特征。
分析已有研究,关于宁夏的大多数研究都是基于较低分辨率的数据,且着重研究植被变化的时空特征,而关于植被变化未来趋势的研究甚少,尤其是对地形因子影响下植被的动态变化及恢复尚未进行深入研究。赵卓文等(2016)曾利用MODIS NDVI合成产品分析了2000-2010年间宁夏植被NDVI与气象因子的相关性,旨在分析不同植被NDVI对气候变化的响应,但对于植被覆盖的动态监测没有过多分析,且采用年均NDVI来反映植被一年的生长状况过于粗糙,基于此,本文利用2000-2014年生长季的MODIS MOD13Q1数据,采用更适合非正态分布数据的Mann-Kendall非参数检验法和R/S法分析了宁夏不同海拔高程、坡度、坡向、县级行政区和各类植被的植被覆盖的变化特征、变化趋势及未来可持续性特征,并利用转移矩阵与重心迁移模型分析了不同植被覆盖类型的空间变化特征,更全面地揭示宁夏地区植被动态的变化规律,为宁夏植被的恢复与生态环境的保护提供决策参考。
宁夏回族自治区是中国生态环境较脆弱的地区之一。界于北纬35°14'~39°23',东经104°17'~107°39'之间,为高原和山地的交错带,东部季风区与西北干旱区的交汇地带(凌侠, 2007)。根据自然地理特征可将宁夏划分为北部引黄灌溉区、中部干旱区和南部丘陵山区。北部地区降水稀少,年降水量在200 mm左右,但由于灌溉条件便利,农业发达;中部干旱区年降水量200~350 mm,主要以荒漠草原为主,草场植被覆盖度低,种类较少;南部山区是宁夏降水量最多的地区,年降水量在350~600 mm,林木资源丰富(杜灵通等, 2012)。宁夏植被的地带性分异明显,自南向北呈现“森林草原—干草原—荒漠草原—草原化荒漠”的分布规律。近15年来,宁夏陆续实行了退耕还林政策、扬黄灌溉工程、国家天然林资源保护工程等,促进了植被的恢复;但同时实施的大银川发展战略以及2个最适宜工程,虽加快了城市的发展,但也不可避免占用了耕地等植被用地(李建春, 2014; 陆媛媛等, 2016),影响了植被的恢复。
遥感数据来自于美国地质勘探局(http://glovis.usgs.gov/)MODIS的2000-2014年MOD13Q1数据,空间分辨率为250 m,时间分辨率为16 d。本文选取了MOD13Q1-NDVI的2000-2014年生长季(5-9月)150景影像为数据源。首先利用MRT(MODIS ReProjection Tools)软件对数据进行格式转换和投影转换,然后利用最大值合成法获取每月最大值,以尽量去除云、雾和太阳高度角的影响(汤旭光等, 2015)。
宁夏DEM数据来自于“湖泊—流域科学数据共享平台”(http://lake.geodata.cn),空间分辨率为30 m,利用ArcGIS软件计算出宁夏的坡度与坡向分布图。1∶10万的土地利用数据也均来自于“湖泊—流域科学数据共享平台”,首先按照全国土地分类标准对土地利用分类图进行重分类,主要分为草地、林地、园地、耕地、水体、建设用地以及其他等。将2000年与2010年的2幅土地利用分类图进行叠加分析,筛选出11年间宁夏土地利用类型未发生变化的部分,将其作为提取不同植被类型NDVI的掩膜。
图1 土地利用分类图(a)及2000-2014 年间宁夏生长季NDVI空间分布格局(b)
Fig.1 Land use classification map (a) and spatial distribution pattern of NDVI in Ningxia(b), 2000-2014
3.2.1 Sen氏趋势分析及M-K检验
将Sen氏斜率分析与M-K检验相结合用于研究宁夏近15年来NDVI的变化趋势。与基于最小二乘法趋势分析相比,Sen氏斜率能避免时间序列数据缺失以及数据分布形态对分析结果的影响,并且能剔除异常值对时间序列的干扰(刘亚龙等, 2010)。Sen氏斜率的计算公式为：
式中：
构建趋势检验的统计量：
式中：
3.2.2 Hurst指数
Hurst指数是定量描述时间序列内长期依赖性的有效方法之一(温晓金等, 2015),本文用于描述NDVI的未来变化趋势,基本原理为：
对于时间序列
(1) 累积离差：
(2) 极差：(7)
(3) 标准差：
式中：1≤t≤T,T=1, 2,……n;根据极差和标准差求比值R
在
3.2.3 重心迁移模型
重心转移模型是反映对象在空间演变的过程,植被覆盖的空间变化可利用不同类型植被覆盖的重心在各个方向上的分布变化来反映,计算第t年植被覆盖的重心公式为：
式中：Xt、Yt分别表示不同类型植被覆盖分布重心的经纬度坐标;Cit表示第i个植被覆盖斑块第t年的面积;Xit、Yit分别表示第i个植被覆盖斑块第t年重心的经纬度坐标。
4.1.1 植被NDVI的空间分布格局
图1a为2000-2010年间宁夏土地利用类型未发生变化的部分,以草地和耕地为主,林地所占面积较小。草地主要分布在宁夏中部干旱带,以荒漠化草原和干草原为主;耕地主要分布在农业较发达的引黄灌溉区和南部山区;南部六盘山区与北部贺兰山区附近拥有天然林资源,是西北地区重要水源涵养林基地。通过栅格计算得到2000-2014年间宁夏全区生长季NDVI的均值(图1b),将植被NDVI分为5个等级(赵卓文等, 2016),NDVI值在小于0.15的地区占总面积的4.69%,主要分布在中卫附近,以沙地为主,几乎没有植被;NDVI值在0.15~0.25之间的地区占宁夏总面积的43.89%,分布在宁夏中部,以荒漠草原为主,是内蒙古高原的一部分,草场的产草量普遍较低;NDVI值在0.25~0.35之间的地区占总面积17.24%,主要分布在固原、西吉一带,以稀疏的耕地和草地为主;NDVI值在0.35~0.45之间的地区主要分布在彭阳、西吉一带,降雨量较为充足,占总面积的15.80%;NDVI值在大于0.45的地区占总面积的18.38%,主要分布在自流灌溉便捷的引黄灌溉区、清水河一带以及降水量充足南部六盘山区,以水田和林地为主。
4.1.2 宁夏植被覆盖的空间转移矩阵
根据植被NDVI的分级,将植被覆盖分为较低植被覆盖、低植被覆盖、中度植被覆盖、高植被覆盖以及较高植被覆盖5个等级,通过ArcGIS的空间叠加分析,得到2000-2005年、2005-2010年、2010-2014年3个时段的植被NDVI转移矩阵,如表1。2000-2005年间除高植被覆盖与较高植被覆盖的面积有所增加外,其他类型的植被覆盖面积均有所减少,其中,高植被覆盖和较高植被覆盖面积的增加主要由其次一级类型转化而来。而较低、低和中度植被覆盖面积的减少主要由于其向更高级类型转化所致。总的来看,植被覆盖类型保持不变的面积占总面积的60.99%,6.65%的区域植被出现退化,32.36%的区域植被覆盖有所改善。生态环境总体上呈现改善趋势。
表1 宁夏植被覆盖的转移矩阵
Tab 1 Transition matrix of different types of vegetation coverage in Ningxia
| 时段 | 类型 | 较低植被覆盖/% | 低植被覆盖/% | 中度植被覆盖/% | 高植被覆盖/% | 较高植被覆盖/% | 合计/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2000-2005 | 较低植被覆盖 | 26.30 | 9.49 | 0.35 | 0.13 | 0.08 | 36.36 |
| 低植被覆盖 | 5.23 | 16.71 | 6.65 | 1.99 | 0.14 | 30.72 | |
| 中度植被覆盖 | 0.05 | 0.37 | 4.03 | 8.18 | 1.24 | 13.87 | |
| 高植被覆盖 | 0.01 | 0.06 | 0.24 | 2.22 | 4.11 | 6.63 | |
| 较高植被覆盖 | 0.02 | 0.09 | 0.11 | 0.47 | 11.72 | 12.42 | |
| 合计 | 31.61 | 26.72 | 11.38 | 12.99 | 17.29 | 100.00 | |
| 2005-2010 | 较低植被覆盖 | 6.53 | 22.80 | 1.98 | 0.23 | 0.07 | 31.61 |
| 低植被覆盖 | 0.12 | 9.32 | 15.57 | 1.54 | 0.18 | 26.72 | |
| 中度植被覆盖 | 0.03 | 0.15 | 3.16 | 6.84 | 1.21 | 11.38 | |
| 高植被覆盖 | 0.01 | 0.05 | 0.25 | 4.43 | 8.24 | 12.99 | |
| 较高植被覆盖 | 0.00 | 0.04 | 0.14 | 0.53 | 16.57 | 17.29 | |
| 合计 | 6.69 | 32.37 | 21.10 | 13.57 | 26.27 | 100.00 | |
| 2010-2014 | 较低植被覆盖 | 2.57 | 3.91 | 0.18 | 0.02 | 0.00 | 6.69 |
| 低植被覆盖 | 1.33 | 22.19 | 8.47 | 0.30 | 0.09 | 32.37 | |
| 中度植被覆盖 | 0.03 | 4.16 | 12.41 | 4.06 | 0.43 | 21.10 | |
| 高植被覆盖 | 0.01 | 0.13 | 1.18 | 5.93 | 6.33 | 13.57 | |
| 较高植被覆盖 | 0.01 | 0.09 | 0.23 | 1.23 | 24.70 | 26.27 | |
| 合计 | 3.96 | 30.48 | 22.48 | 11.54 | 31.55 | 100.00 |
与2005年相比,2010年较低植被覆盖面积较少了24.92%,其他类型的植被覆盖面积均有不同程度地增加。其中,中度植被覆盖和较高植被覆盖增加最多,分别为9.72%和8.98%,相应地由低植被覆盖和高植被覆盖转化而来;高植被覆盖增加最少,仅0.58%。该时段主要呈现“较低植被覆盖→低植被覆盖→中度植被覆盖→高植被覆盖→较高植被覆盖”逐渐改善的趋势,相应地植被覆盖度逐渐提高。2005-2010年间植被覆盖改善的面积占总面积的58.66%,相比于2000-2005年间提高了26.3%;植被覆盖退化面积占1.33%,相比于2000-2005年间降低了5.32%,表明生态环境水平在不断提高。
2010-2014年的转移矩阵比前2个时段变化强度总体上有所减弱。中度和较高植被覆盖面积分别增加1.38%和5.25%,其他类型均有所减少。其中,高植被覆盖面积的减少主要因为其向较高植被覆盖的转化所致;较低和低植被覆盖面积的减少也是由于其向更高级类型植被覆盖转化所致。尽管2010-2014年期间植被覆盖有所提高的面积仅占总面积的23.79%,相比于前几年有所降低,但植被覆盖恶化的面积仅占总面积的8.4%,远远低于植被覆盖改善的面积,说明植被覆盖仍然在不断改善。
4.1.3 宁夏植被覆盖的重心迁移
根据重心迁移模型,计算不同类型的植被覆盖区域的重心坐标,并根据各点坐标绘制重心迁移图(图2)。不同植被覆盖的中心分布与宁夏NDVI的空间分布格局一致,说明不同植被覆盖类型的土地重心的迁移可很好地反映植被空间的变化特征(段翰晨等, 2012)。2000-2003年间,较低植被覆盖、低植被覆盖以及中度植被覆盖的重心都向北迁移,其中中度植被覆盖的重心迁移距离最大,为103.12 km,主要由于一部分低植被覆盖转化为中度植被覆盖,使中度植被覆盖重心向低植被覆盖靠拢;高植被覆盖重心向东南部迁移,迁移距离为36.40 km;较高植被覆盖主要分布在宁夏南部和北部,北部的高植被覆盖的重心向南迁移了5.27 km,南部的高植被覆盖重心向北迁移而11.01 km,整体重心向南迁移了33.75 km。2003-2006年间,较低植被覆盖和中度植被重心都向西南折回,移动距离分别为81.74 km和43.15 km;低植被覆盖和高植被覆盖重心都向东南迁移,北部较高植被覆盖重心继续向南移动,南部较高植被覆盖重心向南部折回。2006-2010年间,较低植被覆盖向西部方向迁移;低植被覆盖重心向西北方向迁移,迁移距离为31.12 km;中度植被覆盖重心向东北方向大幅度迁移,迁移距离为88.76 km;高植被覆盖重心向北部折回,北部较高植被覆盖保持原有的迁移方向,向南迁移2.68 km;南部较高植被重心向北迁移14.06 km,较高植被覆盖重心整体向南迁移了53.94 km。2010-2014年间,较低植被覆盖重心向东北迁移,迁移距离为76.20 km;低植被覆盖重心向北迁移,中度植被覆盖向西南迁移21.63 km;高植被覆盖重心向西北迁移18.07 km;北部较高植被覆盖重心向南迁移5.63 km,南部较高植被覆盖重心向北迁移6.86 km,较高植被覆盖整体重心向南迁移13.47 km。综上所述,2000-2014年间南北较高植被覆盖有向中部扩张的趋势,但整体上较高植被覆盖的重心向南大幅度迁移,迁移距离为89.49 km;低植被覆盖和较低植被覆盖重心向西北方向迁移;中度植被覆盖重心向东北方向大幅度迁移,迁移距离为129.49 km。
图2 2000-2014年宁夏植被覆盖斑块重心变化
Fig.2 Change of vegetation coverage patch centroid in Ningxia, 2000-2014
4.2.1 植被NDVI的时间变化特征
如图3所示,通过MODIS NDVI月数据构建2000-2014年间宁夏生长季(5-9月)不同植被类型NDVI的时间序列。在近15年里,宁夏植被NDVI整体呈波动性上升趋势,4种植被类型的NDVI存在明显的一致性,2000-2004年间呈明显上升趋势,2005-2012年间呈波动上升趋势,2012年以后呈明显下降趋势;2000、2005和2011年植被长势处于低谷,主要由于这几年是宁夏的干旱年份。宁夏地区林地和旱地的植被覆盖上升趋势较明显,分别为0.087/10 a和0.084/10 a,主要由于这2类用地分布在自流灌溉便捷的引黄灌溉区、清水河一带,以及降水量充足南部六盘山区,气候较湿润,为植被生长提供了优越的条件;其次是水田,以0.028/10 a的速度波动上升;草地的植被长势较差,上升趋势也不显著,主要由于宁夏以荒漠化草原为主,分布在宁夏中部干旱区,受降水量的影响较大(赵卓文等, 2016)。而李菲等(2013)的研究显示,近年来宁夏地区降水量呈波动减少趋势,且中部地区水质含盐量较高,因此影响了植被的长势。
图3 2000-2014年间宁夏不同植被类型NDVI生长季的变化趋势
Fig.3 Change of NDVI for different land cover types during the growing season, 2000-2014
4.2.2 宁夏植被NDVI的空间变化格局
基于Sen氏趋势分析及M-K检验,分析像元尺度上NDVI的变化趋势(图4a)。宁夏植被NDVI明显改善的面积占总面积的59.63%,轻微改善区域占31.72%,绝大部分植被恢复良好,主要分布在中部和南部地区。中部绝大部分属于干旱半干旱地区,但由于近年来实施了扬黄灌溉工程,涉及中卫、吴忠等县,很大程度上改善了生态环境;而南部地区植被恢复很大程度上得益于国家天然林保护工程的实施(候静等, 2015)。宁夏植被显著退化的面积占总面积的1.37%,轻微退化面积占4.41%,主要分布在宁夏北部地区,尽管引黄灌溉区自灌溉便捷,农业较发达,但银川市作为宁夏的首府,近年来实施了“大银川”战略与“两个最适宜工程”,城市化进程加快,人口增加迅速,影响了植被覆盖的恢复。
根据Hurst指数法,计算宁夏逐个像元的Hurst指数(图4b)。宁夏Hurst指数的平均值为0.7,大于0.7的地区占总面积的53.43%,由此可见植被恢复的持续性较强。从空间分布上看,宁夏南部和北部的Hurst指数较高,南部以林地为主,气候调节能力较强(杜灵通等, 2012),北部引黄灌溉区受气象因子的影响较小,因此植被变化的持续性较高;中部Hurst指数较低,主要零散分布在中卫、海源与同心一带,该区以干旱风蚀地貌为主,生态环境脆弱,植被的生长受气象因子的影响较大,因此持续性较差。将Hurst指数空间格局与植被变化趋势图进行叠加,得出植被未来变化趋势分布图(图4c),其中持续显著改善的地区占总面积的59.76%,持续轻微改善的地区占总面积29.48%,主要分布在西吉、彭阳、隆德、盐池及陶乐一带;持续波动的地区占2.19%,主要分布在中卫县的边缘;持续退化的地区仅占总面积的5.7%,主要分布在平罗、银川、永宁、吴忠、中卫及中宁一带,即宁夏西北部地区;由退化变改善的面积仅占0.11%,零散分布在同心县;由改善变退化的面积占2.59%,主要分布在中卫、同心以及青铜峡等中部干旱地区。
图4 2000-2014年间宁夏NDVI变化趋势 (a)、植被Hurst指数(b)及宁夏植被未来变化趋势(c)
Fig.4 Trend of vegetation change in Ningxia during 2000-2014(a), Hurst index of vegetation in Ningxia(b) Future trend of vegetation cover change in Ningxia (c)
图5 2000-2014年宁夏不同海拔高程植被NDVI的分布规律及变化特征
Fig.5 Distribution and variation of NDVI with different elevations in Ningxia, 2000-2014
相关研究表明,地形因子在一定程度上决定了植被的地表分布规律和变化特征,且不同植被类型NDVI分布也呈现出不同的分异性。因此,为更加全面地分析宁夏地区植被覆盖的变化特征,分别分析了不同海拔高程、坡度、坡向、植被类型及县级行政区植被NDVI的变化特征。
4.3.1 不同海拔高程NDVI的变化
宁夏地势呈现南高北低的趋势,往南看,人工植被逐渐被自然植被所代替,依次出现水田、草地、稀疏的旱地和林地等。如图5a,随着海拔高程的不断增加,植被NDVI的平均值先减小后增大。当海拔高程为956~1188 m时,即属于引黄灌溉区,大多为水田,植被NDVI的值较高,但NDVI值的离散程度较大;当海拔高程为1323~1453 m时,NDVI的值较小,主要以中部的沙漠、台地为主;此后随着海拔高程的不断增加,人类活动的影响逐渐减小,NDVI的值不断上升。图5b为不同海拔高程NDVI的变化趋势,NDVI显著改善的面积的占比随海拔高程的增加先增大后减小,当海拔高程为1991~2169 m时,NDVI显著改善的面积占其总面积的73.58%,为植被恢复最好的区域,主要分布在宁夏西南部地区,以耕地和林地为主。以海拔高程2000 m为界,2000 m以下的区域,随着海拔高程的增加,NDVI改善面积的占比逐渐增大;以上的区域,NDVI改善面积的占比随海拔高程的增大而减小。海拔2000 m以下的区域植被的覆盖受自然因素和人为因素的共同影响;海拔2000 m左右的区域受人为因素影响较小,相对较稳定;海拔2000 m以上的区域,生态环境较脆弱,因此NDVI改善的面积占比与海拔高程呈反比。极少地区NDVI存在退化现象,NDVI退化面积占比随海拔高程的增加整体呈现下降趋势,主要由于在海拔高程较低的区域,植被受人类活动的影响较为大。如图5c,由于宁夏地区植被的持续性较强,因此随着海拔高程的增加,NDVI未来变化趋势与当前变化的趋势基本一致,植被改善的面积呈现先增大后减小的趋势,植被退化的面积呈现逐渐减小的趋势。
4.3.2 不同坡度NDVI的变化
根据宁夏退耕还林政策,退耕还林还草工程主要分布在南部山区和中部干旱带25°以上的坡耕地、严重沙化耕地及重要水源地15°~25°的坡耕地。宁夏坡度变化不明显,南部的六盘山及南华山区,坡度较大,越往北,坡度逐渐减小。如图6a,随着坡度的逐渐增加,人类活动干预较小,植被NDVI的平均值呈显著上升趋势。在坡度25°~35°的地区,NDVI的平均值最大,此处也是退耕还林的重点实施区域。图6b,随着坡度的增大,植被显著改善面积占比先增大后减小,当坡度为11°~15°时,植被显著改善的面积占总面积的73.17%,为植被改善最好的区域。在坡度7°~25°地区,植被显著改善面积超过总面积的65%,充分显示了退耕还林政策给植被恢复带来的效果。同时还可明显发现NDVI未来变化趋势与当前发展趋势基本一致(图6c),主要由于宁夏全区Hurst指数都较高,植被变化趋势的持续性较强。
4.3.3 不同坡向NDVI的变化
宁夏地形中,山地面积较小,仅占总面积的15.8%,因此坡向对植被的影响并不显著。如图7a,植被NDVI的平均值随坡向的变化并不明显,只有在平原地区,NDVI的值较高。图7b中不同坡向植被NDVI的改善比例也无明显变化特征,在平原地区,尽管NDVI的值较大,但是植被显著改善面积占比相对较小,植被退化面积占比相对较大,这是由于平原地区主要属于宁夏银川平原,因城市化进程的加快,在一定程度上影响了植被的改善,这同海拔高程与坡度影响下变化趋势相一致。图7c为不同坡度植被未来变化趋势的分布图,同样与近15年植被变化趋势基本一致。
图6 2000-2014年宁夏不同坡度植被NDVI的分布规律及变化特征
Fig.6 Distribution and variation of NDVI with different slopes in Ningxia, 2000-2014
图7 2000-2014年宁夏不同坡向植被NDVI的分布规律及变化特征
Fig.7 Distribution and variation of NDVI with different aspects in Ningxia, 2000-2014
4.3.4 不同植被类型NDVI的变化
从图8a可见,水田的平均NDVI值最高,为0.53;其次是林地,为0.39;草地的NDVI平均值最小,仅为0.22。图8b是不同植被类型变化趋势的柱状图,各植被类型改善的面积均远远大于退化的面积,其中林地和旱地显著改善的面积均占各自面积的70%以上,为恢复较好的2种植被类型,林地由于水源涵养能力较强,旱地显著改善的原因是由于实施了退耕还林政策,部分耕地转化为林地,NDVI值随之增加。草地和水田显著改善的面积分别占各自总面积的24.68%和33.45%。草地显著退化与轻微退化的面积分别占总面积的1.28%和19.49%;水田显著退化和轻微退化的面积分别占总面积的6.67%和21.90%。原因是大多数草地属于荒漠化草原,原本NDVI的值就较低,且主要分布在宁夏中部风蚀地貌,生态环境脆弱,由此导致草地轻微退化;而水田主要分布在银川平原,尽管农业发达,但随着城市建设规模的快速扩张,导致植被面积缩小并有所退化。林地与旱地退化的面积分别占总面积的4.63%和6.84%。图8c是不同植被类型未来变化趋势的柱状图,与宁夏全区的变化趋势相一致,各植被类型变化趋势的持续性均较强,林地和旱地持续显著改善的面积占各自总面积的71.70%和70.90%,草地和水田持续显著改善的面积分别占各自总面积的24.78%和33.42%,与当前变化趋势相似。草地和旱地由改善变为退化的面积分别占各自总面积的0.41%和0.87%,林地和水田由改善变为退化的面积分别占总面积的1.12%和1.25%,总体上由退化转变为改善的比例甚小。
4.3.5 各行政区NDVI的变化
图9a为宁夏近15年来各县植被NDVI的特征值,总体上,南部各县大于北部和中部各县。其中泾源和隆德植被NDVI的值超过了0.5,贺兰、银川、永宁等黄河流经区域植被NDVI的值均超过0.4,中部中卫、中宁、同心、盐池等县的NDVI值均小于0.3,这与宁夏全区植被NDVI的空间分布一致。图9b为各行政区植被改善比例的分布图,其中,固原、彭阳、西吉和隆德植被显著改善的比例均超过85%,主要是由于该地区以旱地和林地为主,降水量充足,有著名的六盘山国家级自然保护区,为水源涵养林基地,因此植被恢复良好;贺兰、平罗、银川、永宁以及吴忠等县植被退化比例均超过20%,是植被恢复较缓慢的地区,主要是由于2002年黄河流域发生严重干旱,引黄灌溉区因干旱缺水,为保障工业化和城市建设用水,逐渐压缩了农业与生态需水,导致引黄灌溉区水资源短缺,植被均出现了轻微退化(薛忠歧, 2006);同时由于宁夏80%的盐碱地分布在银川平原(黄玉霞, 2010; 孙兆军, 2011),影响了区域生态恢复与重建。图9c显示了不同行政区未来植被恢复的比例,由于各县植被变化趋势的持续性均较强,除青铜峡与中卫约10%的植被由改善转为退化外,其他地区植被变化趋势基本保持一致。
图8 2000-2014年宁夏不同植被类型NDVI的分布规律及变化特征
Fig.8 Distribution and variation of NDVI with different vegetation types in Ningxia, 2000-2014
图9 2000-2014年宁夏不同行政区NDVI的分布规律及变化特征
Fig.9 Distribution and variation of NDVI with different administrative areas in Ningxia, 2000-2014
(1) 2000-2014年间宁夏全区NDVI的空间分布存在着明显的分异特征,北部引黄灌溉区与南部山区植被长势较好;中部干旱区植被NDVI的值较低。受海拔高程的影响,除银川平原NDVI的值较大外,随着海拔高程的增加,NDVI的值也随之增大。受坡度的影响,植被NDVI值与坡度呈现显著正相关,且坡度在25°~35°地区NDVI的平均值最大,主要受退耕还林政策的影响,坡耕地逐渐变为林地。不同植被类型NDVI的值也显著不同,水田的平均NDVI值最高,其次是林地,草地最小。
(2) 通过不同植被覆盖的转移矩阵得出,宁夏全区植被处在不断改善当中。2000-2005年间高植被覆盖与较高植被覆盖面积增加较明显,主要是由较低植被覆盖区转化的,且植被覆盖改善的面积远大于退化面积;2005-2010年间植被覆盖主要呈现“较低植被覆盖→低植被覆盖→中度植被覆盖→高植被覆盖→较高植被覆盖”的转化趋势;2010-2014年间植被改善比例相对于前2个阶段有所减小,但仍超过植被退化的面积,因此植被总体的得到一定改善。
(3) 根据各植被覆盖的重心迁移路线得出,2000-2014年间较低植被覆盖与低植被覆盖重心主要向西北方向迁移;中度植被覆盖重心主要向东北方向偏移,偏移距离为129.49 km;高植被覆盖比较稳定,没有发生明显的迁移。根据NDVI的空间分布图,较高植被覆盖主要分布在宁夏南部与北部,其重心均向中部移动,表明该类植被覆盖不断向中部扩张。总体上各植被覆盖的重心在各阶段的迁移与该类型植被覆盖在该阶段的空间变化特征完全一致。
(4) 2000-2014年间宁夏生长季植被NDVI整体呈上升趋势,旱地、水田、林地以及草地均呈现双“S”趋势波动上升,其中林地和旱地的上升趋势较显著,分别以0.087/10 a和0.084/10 a的速度增加;宁夏水田主要分布在引黄灌溉区,自2000年以来受用水量逐年递减制约,水田增长趋势并不明显;草地的上升速度最慢,主要分布在中部旱地带。
(5) 近15年来宁夏植被NVDI改善的比例达到90%以上,且主要分布在中部和南部山区,主要得益于生态工程建设的有效实施;北部的贺兰、平罗、银川、永宁以及吴忠等县(市)植被有所退化,主要受引黄灌溉区水资源短缺的影响。受海拔高程的影响,植被NDVI显著改善的比例随海拔高程的增加先增大后减小;当海拔高程小于2000 m时,随着海拔高程的增大,人为干预减少,NDVI恢复越来越好;当海拔高程大于2000 m时,生态环境随着海拔高程的增加越来越恶化,NDVI的改善也受其影响。植被NDVI改善的面积随着坡度的增加呈“倒U”型,在坡度为7°~25°地区,植被恢复较好。
(6) 根据Hurst指数法,预测了宁夏植被未来的变化趋势,宁夏植被变化的持续性较强,绝大部分地区Hurst指数大于0.5,其中持续改善的面积达到89.24%,主要集中于西吉、彭阳、隆德、盐池等县,青铜峡、中卫等县植被出现轻微退化,且有部分地区植被由改善转变为退化,主要由于该地区多为干旱风蚀地貌,降水量稀少,生态环境极脆弱所致。
本文从像元尺度上对植被的动态进行监测与评价,全面、细致地分析了宁夏生长季植被的时空变化特征。本文得出的宁夏植被长势呈现南北较好、中部较差的趋势,与宁夏的地形和气候因素有密切联系。宁夏南部降水量较多,地势较高,是重要水源涵养林基地;北部有黄河流经,为主要农业生产基地;而宁夏中部降雨量较少,且以沙地为主,因此植被的长势呈现明显的地带分异性。而研究显示,2000-2014年间植被恢复趋势较明显,且主要分布在中南部地区,这主要与宁夏近年来实施的生态工程密切相关,表明了生态建设在现阶段取得了一定的成果。同时,大部分植被覆盖变化趋势的依赖性较强,说明宁夏全区大部分地区的植被恢复能力较强;中部中卫县植被覆盖存在改善转退化的现象,主要是由于降水量较少,生态环境较脆弱,导致植被逐渐退化。Hurst指数所反映的NDVI变化是人为和自然因素综合影响的结果,但是随着全球变暖和人类活动的加剧,其未来的变化还存在某些不确定性。
受地形因素和植被类型的影响,植被覆盖的变化趋势对不同海拔高程、坡度和植被类型存在较强的响应,这也从侧面反映在实施退耕还林还草等生态工程的同时,还应加强对其他影响植被覆盖的因素的深入研究。随着社会经济的发展,人类活动的加强,城市化进程的加快,植被覆盖的恢复受到多方面因素的制约,未来应从微观的角度分析每一种因素对植被恢复的影响,并力图找出影响植被恢复的主导因素,才能采取有针对性的措施以确保植被覆盖向持续恢复的方向发展,这也将作为后续研究的重点内容。
The authors have declared that no competing interests exist.
| [1] |
基于MODIS时序数据的长江三角洲地区植被覆盖时空变化分析 [J].
在快速城市化的长江三角洲地区,植被覆盖状况变化问题已经引起公众的关注并且成为科学研究的热点.植被指数作为监测植被和生态环境变化的有效指标而得到广泛应用.基于2000—2011年的Terra Modis NDVI植被指数数据集,从时间尺度和空间变化上分析长江三角洲地区植被变化特征,应用一元线性回归趋势分析方法和更适合研究非正态分布数据的Mann-Kendall非参数检验方法对长江三角洲地区的植被覆盖状况进行研究.研究结果表明,(1)利用Terra Modis NDVI 数据可以很好地从宏观上监测长江三角洲地区植被覆盖的时空变化.(2)植被覆盖的时空变化是自然和人类活动共同作用的结果,特别是在快速城市化的长江三角洲地区,人类活动对植被覆盖的影响更为剧烈,并且植被覆盖变化对人类活动做出积极的响应.12年来,长江三角洲地区植被覆盖总体呈下降趋势,尤其是研究区中的城市及周边地区则以显著下降趋势为主,说明长江三角洲地区随着城市化进程的加速,植被覆盖状况正面临着恶化.(3)一元线性回归趋势分析方法和Mann-Kendall非参数检验方法对植被变化趋势的检测总体上趋于一致,两者可以相互印证,但局部有差异.因此,当进行局部区域植被覆盖变化的深入研究及驱动力分析时,需要较高分辨率的数据作为辅助数据.研究揭示了快速城市化背景下长江三角洲地区植被覆盖变化的规律,从而为长江三角洲地区生态保护和植被恢复提供有利的依据和借鉴.
Spatio-temporal analysis of the veg-etation changes based on MODIS time-series data in the Yangtze River Delta region [J].
在快速城市化的长江三角洲地区,植被覆盖状况变化问题已经引起公众的关注并且成为科学研究的热点.植被指数作为监测植被和生态环境变化的有效指标而得到广泛应用.基于2000—2011年的Terra Modis NDVI植被指数数据集,从时间尺度和空间变化上分析长江三角洲地区植被变化特征,应用一元线性回归趋势分析方法和更适合研究非正态分布数据的Mann-Kendall非参数检验方法对长江三角洲地区的植被覆盖状况进行研究.研究结果表明,(1)利用Terra Modis NDVI 数据可以很好地从宏观上监测长江三角洲地区植被覆盖的时空变化.(2)植被覆盖的时空变化是自然和人类活动共同作用的结果,特别是在快速城市化的长江三角洲地区,人类活动对植被覆盖的影响更为剧烈,并且植被覆盖变化对人类活动做出积极的响应.12年来,长江三角洲地区植被覆盖总体呈下降趋势,尤其是研究区中的城市及周边地区则以显著下降趋势为主,说明长江三角洲地区随着城市化进程的加速,植被覆盖状况正面临着恶化.(3)一元线性回归趋势分析方法和Mann-Kendall非参数检验方法对植被变化趋势的检测总体上趋于一致,两者可以相互印证,但局部有差异.因此,当进行局部区域植被覆盖变化的深入研究及驱动力分析时,需要较高分辨率的数据作为辅助数据.研究揭示了快速城市化背景下长江三角洲地区植被覆盖变化的规律,从而为长江三角洲地区生态保护和植被恢复提供有利的依据和借鉴.
|
| [2] |
三江源区近30年植被生长动态变化特征分析 [J].https://doi.org/10.11686/cyxb2015111 Magsci 摘要
<p>三江源区为长江、黄河、澜沧江提供了丰富的水资源,其地表植被状况与我国水安全和生态安全密切相关。由于所使用的数据时间序列长度有限,以往研究缺乏近30年整体视角的连续时间序列研究,也很少分析多时段变化趋势的持续性。为此,本文利用最新发布的1982-2012年的GIMMS NDVI3g数据集,采用多个嵌套时间序列的分析方法,在多个空间尺度上,研究了近30年来三江源区各季节植被活动的变化趋势和过程。研究表明,1)三江源区生长季和各季节NDVI在近30年均呈增强趋势,春季植被变化具有明显的阶段性,1998年前后NDVI分别呈显著增加、减少趋势。2)生长季、春季和夏季NDVI的增加随时段延长而趋缓,尤其是春季减缓迅速甚至停滞,而秋季植被活动持续增强。3)尽管区域尺度生长季、春季和夏季NDVI变化趋缓,但在像元尺度显著变化的区域范围却多呈增加趋势。4)不同植被类型显著变化的季节、时段存在差异。针叶林和灌丛NDVI主要在春季前几个时段增加显著,荒漠、草甸的增加主要集中在春季、夏季前几个时段。5)各季节NDVI在14个时段增加趋势持续性的差异,引起各季节对生长季植被活动变化贡献的变化。总的趋势是,前几个时段,春季NDVI变化较为剧烈,夏季NDVI的贡献最大,而随时段延长,逐渐过渡到秋季NDVI变化幅度、变化量最大,夏季次之。</p>
Analysis of vegetation dynamics using GIMMS NDVI3g in the Three-Rivers Headwater region from 1982 to 2012 [J].https://doi.org/10.11686/cyxb2015111 Magsci 摘要
<p>三江源区为长江、黄河、澜沧江提供了丰富的水资源,其地表植被状况与我国水安全和生态安全密切相关。由于所使用的数据时间序列长度有限,以往研究缺乏近30年整体视角的连续时间序列研究,也很少分析多时段变化趋势的持续性。为此,本文利用最新发布的1982-2012年的GIMMS NDVI3g数据集,采用多个嵌套时间序列的分析方法,在多个空间尺度上,研究了近30年来三江源区各季节植被活动的变化趋势和过程。研究表明,1)三江源区生长季和各季节NDVI在近30年均呈增强趋势,春季植被变化具有明显的阶段性,1998年前后NDVI分别呈显著增加、减少趋势。2)生长季、春季和夏季NDVI的增加随时段延长而趋缓,尤其是春季减缓迅速甚至停滞,而秋季植被活动持续增强。3)尽管区域尺度生长季、春季和夏季NDVI变化趋缓,但在像元尺度显著变化的区域范围却多呈增加趋势。4)不同植被类型显著变化的季节、时段存在差异。针叶林和灌丛NDVI主要在春季前几个时段增加显著,荒漠、草甸的增加主要集中在春季、夏季前几个时段。5)各季节NDVI在14个时段增加趋势持续性的差异,引起各季节对生长季植被活动变化贡献的变化。总的趋势是,前几个时段,春季NDVI变化较为剧烈,夏季NDVI的贡献最大,而随时段延长,逐渐过渡到秋季NDVI变化幅度、变化量最大,夏季次之。</p>
|
| [3] |
近30a气候变暖对宁夏植被的影响 [J].Impact of global warming on vegetation activity in Ningxia Province from 1982 to 2013 [J]. |
| [4] |
宁夏植被覆盖动态变化及与气候因子的关系 [J].Magsci 摘要
利用1999—2009年的SPOT-VGT NDVI数据,计算出宁夏近11 a来的植被覆盖度,对其变化特征进行了研究,结合同期气象观测资料,从空间上分析了植被覆盖度与区域气候因子之间的关系。结果表明,南部六盘山区和北部引黄灌区植被覆盖度高,而中部干旱带等地区的植被覆盖度较低,但中部干旱带却有较高的绝对变化率;从时间变化来看,近11 a来宁夏大部分地区的植被覆盖度在逐年增加。植被覆盖度的变化与气候因子有关,除引黄灌区和六盘山林区外,中部干旱带等地的植被覆盖度与降水呈正相关,区域气候的干湿波动,影响了植被覆盖度的高低;在有灌溉保障条件的农业垦殖区,植被覆盖度还与气温呈正相关,即有效积温的增加,会促进农作物生长,从而导致区域植被的覆盖度提高。
Vegetation coverage variations in Ningxia during 1999-2009 and its relationships with climatic factors [J].Magsci 摘要
利用1999—2009年的SPOT-VGT NDVI数据,计算出宁夏近11 a来的植被覆盖度,对其变化特征进行了研究,结合同期气象观测资料,从空间上分析了植被覆盖度与区域气候因子之间的关系。结果表明,南部六盘山区和北部引黄灌区植被覆盖度高,而中部干旱带等地区的植被覆盖度较低,但中部干旱带却有较高的绝对变化率;从时间变化来看,近11 a来宁夏大部分地区的植被覆盖度在逐年增加。植被覆盖度的变化与气候因子有关,除引黄灌区和六盘山林区外,中部干旱带等地的植被覆盖度与降水呈正相关,区域气候的干湿波动,影响了植被覆盖度的高低;在有灌溉保障条件的农业垦殖区,植被覆盖度还与气温呈正相关,即有效积温的增加,会促进农作物生长,从而导致区域植被的覆盖度提高。
|
| [5] |
科尔沁沙地沙漠化时空演变及其景观格局: 以内蒙古自治区奈曼旗为例 [J].Magsci 摘要
利用1975 年MSS影像, 1992 年、2006 年、2010 年TM影像和1999 年ETM +影像等5 个时期遥感影像为数据源, 提取奈曼旗35 年来沙漠化土地动态变化信息, 并在此基础上, 探讨了区域沙漠化土地景观格局时空演变特征, 旨在为科尔沁地区沙漠化治理和区域生态环境恢复与重建提供参考。结果表明:(1) 35 年来, 奈曼旗沙漠化土地面积总体呈逆转的趋势, 沙漠化总面积减少了123.43 km2, 沙漠化土地主要经历了先增加后减少的过程;(2) 景观格局呈波动性变化, 1999 年以前, 景观形状指数和多样性指数增加, 蔓延度和聚集度减小, 破碎化程度加强, 沙漠化程度上升, 沙漠化主导类型为中度和重度沙漠化, 1999 年以后破碎化程度变弱, 沙漠化程度明显下降, 沙漠化主导类型转变为中度和轻度沙漠化;(3) 1975-2010 年间轻度和中度沙漠化土地重心迁移最为明显, 轻度沙漠化土地重心向东北方向偏移了6.35 km, 中度沙漠化土地重心向西南方向偏移了7.24 km。
Spatial-temporal evolution of aeolian desertification and landscape pattern in Horqin Sandy Land: A case study of Naiman Banner in Inner Mon-golia [J].Magsci 摘要
利用1975 年MSS影像, 1992 年、2006 年、2010 年TM影像和1999 年ETM +影像等5 个时期遥感影像为数据源, 提取奈曼旗35 年来沙漠化土地动态变化信息, 并在此基础上, 探讨了区域沙漠化土地景观格局时空演变特征, 旨在为科尔沁地区沙漠化治理和区域生态环境恢复与重建提供参考。结果表明:(1) 35 年来, 奈曼旗沙漠化土地面积总体呈逆转的趋势, 沙漠化总面积减少了123.43 km2, 沙漠化土地主要经历了先增加后减少的过程;(2) 景观格局呈波动性变化, 1999 年以前, 景观形状指数和多样性指数增加, 蔓延度和聚集度减小, 破碎化程度加强, 沙漠化程度上升, 沙漠化主导类型为中度和重度沙漠化, 1999 年以后破碎化程度变弱, 沙漠化程度明显下降, 沙漠化主导类型转变为中度和轻度沙漠化;(3) 1975-2010 年间轻度和中度沙漠化土地重心迁移最为明显, 轻度沙漠化土地重心向东北方向偏移了6.35 km, 中度沙漠化土地重心向西南方向偏移了7.24 km。
|
| [6] |
基于RS与像元二分模型的近20a宁夏植被覆盖研究 [J].A study on vegetation coverage in Ningxia Hui Autonomous region during past 20 years based on remote sensing and dimidiate pixel model [J]. |
| [7] |
宁夏平罗县盐渍土变化趋势及土壤生产潜力的研究[D] .Study on trend of soil salinization and soil productive poentialty in Pingluo Country, Ningxia[D]. |
| [8] |
1962-2011年来宁夏不同等级降水的变化特征 [J].
为了了解宁夏地区不同等级降水的结构特征,以1962-2011年宁夏地 区9个气象台站逐日降水资料为基础,运用线性趋势法、相关分析法、Hurst趋势分析法及IDW空间插值法,分析了宁夏地区不同等级降水量、降水日数和降 水强度的变化特征.结果表明:年降水量、降水日数整体呈减少趋势,而年降水强度则表现为微弱增加,未来的年降水量将呈反持续性,而年降水日数、降水强度则 表现为持续性；从空间变化来看,受不同因素影响,年降水量、降水日数及降水强度均表现为由南至北的减少趋势,且降水量、降水日数的空间分布具有一致性；从 时间变化来看,夏季降水量丰、降水日数多、降水强度大,其中暴雨的降水强度最大,冬季则降水量枯、日数少、强度小；年、季不同等级降水事件气候趋势分析表 明,年降水量和降水日数呈减小趋势,而受冬、夏、秋小雨及暴雨的影响,年降水强度呈微弱增加之势.
Variation characteristics of different-level precipitation in Ningxia of Southwest China in 1962-2011 [J].
为了了解宁夏地区不同等级降水的结构特征,以1962-2011年宁夏地 区9个气象台站逐日降水资料为基础,运用线性趋势法、相关分析法、Hurst趋势分析法及IDW空间插值法,分析了宁夏地区不同等级降水量、降水日数和降 水强度的变化特征.结果表明:年降水量、降水日数整体呈减少趋势,而年降水强度则表现为微弱增加,未来的年降水量将呈反持续性,而年降水日数、降水强度则 表现为持续性；从空间变化来看,受不同因素影响,年降水量、降水日数及降水强度均表现为由南至北的减少趋势,且降水量、降水日数的空间分布具有一致性；从 时间变化来看,夏季降水量丰、降水日数多、降水强度大,其中暴雨的降水强度最大,冬季则降水量枯、日数少、强度小；年、季不同等级降水事件气候趋势分析表 明,年降水量和降水日数呈减小趋势,而受冬、夏、秋小雨及暴雨的影响,年降水强度呈微弱增加之势.
|
| [9] |
银川市耕地变化与基本农田空间布局优化研究[D] .Evolution of arable land and optimization of spatial distribution of basic farmland in Yinchuan[D]. |
| [10] |
宁夏近25年植被指数变化及其与气候的关系 [J].
NDVI change and its relationship with climate in Ningxia in the last 25 years [J].
|
| [11] |
宁夏河东沙地荒漠化态势评价研究: 以盐池县为例[D] .Study of the desertification situation evaluation in Hedong Sandy Land of Ningxia Hui Autonomous region: Taking Yanchi County as example[D]. |
| [12] |
基于Mann-Kendall方法的胶东半岛海岸带归一化植被指数趋势分析 [J].
The analysis of NDVI trends in the coastal zone based on Mann-Kendall test: A case in the Jiaodong Peninsula [J].
|
| [13] |
宁夏城市化与生态环境耦合协调关系 [J].https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2015.00096 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
城市化与生态环境之间存在着复杂的交互耦合关系。本文以宁夏5个地级市的社会、经济、环境等数据为基础,构建城市化与生态环境的耦合协调度模型,并比较5个地级市在2001—2013年的城市化与生态环境耦合协调度的动态变化。结果表明：（1）城市化和生态环境两个子系统中贡献份额最大的指标分别为经济城市化和生态压力;城市化综合水平和生态环境综合水平均呈现稳定上升趋势;（2）不同城市的耦合协调模式有着不同的演化特征,银川总体处于转型发展的基本协调-生态环境滞后阶段,石嘴山处于基本协调-城市化滞后向基本协调转变阶段,吴忠、固原和中卫总体处于基本不协调向转型发展的基本协调-城市化滞后转变阶段;（3）相比于京津冀等发达地区,宁夏的城市化与生态环境耦合协调水平较为落后。宁夏需把握机遇,深入推进沿黄城镇带建设和宁南区域中心城市与大县城建设,促进全区城市化与生态环境之间的协调发展。
Coupling relationship between urbanization and eco-environment in Ningxia, China [J].https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2015.00096 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
城市化与生态环境之间存在着复杂的交互耦合关系。本文以宁夏5个地级市的社会、经济、环境等数据为基础,构建城市化与生态环境的耦合协调度模型,并比较5个地级市在2001—2013年的城市化与生态环境耦合协调度的动态变化。结果表明：（1）城市化和生态环境两个子系统中贡献份额最大的指标分别为经济城市化和生态压力;城市化综合水平和生态环境综合水平均呈现稳定上升趋势;（2）不同城市的耦合协调模式有着不同的演化特征,银川总体处于转型发展的基本协调-生态环境滞后阶段,石嘴山处于基本协调-城市化滞后向基本协调转变阶段,吴忠、固原和中卫总体处于基本不协调向转型发展的基本协调-城市化滞后转变阶段;（3）相比于京津冀等发达地区,宁夏的城市化与生态环境耦合协调水平较为落后。宁夏需把握机遇,深入推进沿黄城镇带建设和宁南区域中心城市与大县城建设,促进全区城市化与生态环境之间的协调发展。
|
| [14] |
银川平原盐碱荒地改良模式研究[D] .
Amelioration models for saline-alkali wasterland in Yinchuan Plain[D].
|
| [15] |
应用MODIS数据监测千岛湖流域植被覆盖动态(2001-2013年) [J].
Vegetation dynamical status in the Lake Qiandao drainage basin using time-series MODIS data (2001-2013) [J].
|
| [16] |
基于SPOT-VGT数据的流域植被覆盖动态变化及空间格局特征: 以淮河流域为例 [J].https://doi.org/10.3724/SP.J.1033.2013.00270 URL Magsci 摘要
为探明近10多年来淮河流域的 植被覆盖状况动态变化及其空间格局,本研究基于SPOT-VGT的NDVI数据和淮河流域土地利用/覆被数据,利用ArcGIS空间分析工具,设计植被动 态空间计算模型,分析了1999-2007年淮河流域植被变化的时空格局,包括年内各月变化规律、年际变化趋势、不同景观类型的植被指数特征及其变化趋势 等。结果表明:①SPOT-VGT数据结合GIS空间分析和建模工具,可以较好的计算和分析流域尺度的植被状况时空格局;②淮河流域绝大部分地区 (71.33%)在1999-2007年NDVI有显著增加趋势,表明流域整体植被覆盖明显改善;③淮河流域NDVI年内变化曲线呈双峰型,4月份和8月 份分别出现波峰,8月波峰高于4月;④淮河流域植被覆盖状况空间差异显著,NDVI多年平均值的空间格局为:平原地区较高,淮河干流北岸高于南岸;山丘区 差异较大,大别山区植被指数最高,沂蒙山区植被指数最低,水土流失风险较高;大中城市及其周边地区,植被指数低;⑤不同景观类型的NDVI多年变化趋势存 在一定的差异:耕地、林地、草地、盐碱地的平均值增长趋势显著且较为平稳。滩地在波动中有小幅度增长;沼泽地波动幅度最大。本研究可为淮河流域森林保育、 水土流失防治等措施的制定提供科学依据。
Dynamic changes and spatial pat-terns of vegetation cover in a river basin based on SPOT-VGT data: A case study in the Huaihe River Basin [J].https://doi.org/10.3724/SP.J.1033.2013.00270 URL Magsci 摘要
为探明近10多年来淮河流域的 植被覆盖状况动态变化及其空间格局,本研究基于SPOT-VGT的NDVI数据和淮河流域土地利用/覆被数据,利用ArcGIS空间分析工具,设计植被动 态空间计算模型,分析了1999-2007年淮河流域植被变化的时空格局,包括年内各月变化规律、年际变化趋势、不同景观类型的植被指数特征及其变化趋势 等。结果表明:①SPOT-VGT数据结合GIS空间分析和建模工具,可以较好的计算和分析流域尺度的植被状况时空格局;②淮河流域绝大部分地区 (71.33%)在1999-2007年NDVI有显著增加趋势,表明流域整体植被覆盖明显改善;③淮河流域NDVI年内变化曲线呈双峰型,4月份和8月 份分别出现波峰,8月波峰高于4月;④淮河流域植被覆盖状况空间差异显著,NDVI多年平均值的空间格局为:平原地区较高,淮河干流北岸高于南岸;山丘区 差异较大,大别山区植被指数最高,沂蒙山区植被指数最低,水土流失风险较高;大中城市及其周边地区,植被指数低;⑤不同景观类型的NDVI多年变化趋势存 在一定的差异:耕地、林地、草地、盐碱地的平均值增长趋势显著且较为平稳。滩地在波动中有小幅度增长;沼泽地波动幅度最大。本研究可为淮河流域森林保育、 水土流失防治等措施的制定提供科学依据。
|
| [17] |
恢复力视角下生态型城市植被恢复空间分异及其影响因素: 以陕南商洛市为例 [J].https://doi.org/10.5846/stxb201406101203 Magsci [本文引用: 1] 摘要
植被恢复是建设生态型城市的重要途径,通过明晰植被恢复空间分异与潜在的植被恢复力,有助于指导可持续性生态城市的建设。以商洛市为例,基于MODIS归一化植被指数(NDVI)数据,利用Sen +Mann-Kendall模型和Hurst模型研究2000-2013年商洛市植被恢复趋势及未来持续能力,并采用地理加权回归模型(GWR)分析市域尺度内植被恢复空间分布的影响因素。结果表明:(1)2000-2013年商洛市的植被恢复效果明显,植被覆盖增大的区域占总面积的82.5%,减小的区域占总面积的9.4%;(2)2000-2013年,受城镇的距离及土地集约程度等人文因素的影响,西北部植被恢复略好于东南部。(3)Hurst指数显示,商洛市未来植被恢复的持续性不强。48.0%的区域未来植被覆盖可能会呈现由改善变退化的现象,而持续增大的区域仅占36.7%,植被恢复力仍有待加强。(4)市域尺度上,植被恢复趋势空间差异形成的自然因素包括高程、坡度、坡向、与水体的距离,而人文因素则由距离城镇的距离和土地利用集约度所主导。地理加权回归显示各区县植被恢复趋势的空间影响因素及其强度并不一致,充分说明人地关系变化对植被恢复作用机理的复杂性。
A resilience-based analysis on the spatial heterogeneity of vegetation restoration and its affecting factors in the construction of eco-cities: A case study of Shangluo, Shaanxi [J].https://doi.org/10.5846/stxb201406101203 Magsci [本文引用: 1] 摘要
植被恢复是建设生态型城市的重要途径,通过明晰植被恢复空间分异与潜在的植被恢复力,有助于指导可持续性生态城市的建设。以商洛市为例,基于MODIS归一化植被指数(NDVI)数据,利用Sen +Mann-Kendall模型和Hurst模型研究2000-2013年商洛市植被恢复趋势及未来持续能力,并采用地理加权回归模型(GWR)分析市域尺度内植被恢复空间分布的影响因素。结果表明:(1)2000-2013年商洛市的植被恢复效果明显,植被覆盖增大的区域占总面积的82.5%,减小的区域占总面积的9.4%;(2)2000-2013年,受城镇的距离及土地集约程度等人文因素的影响,西北部植被恢复略好于东南部。(3)Hurst指数显示,商洛市未来植被恢复的持续性不强。48.0%的区域未来植被覆盖可能会呈现由改善变退化的现象,而持续增大的区域仅占36.7%,植被恢复力仍有待加强。(4)市域尺度上,植被恢复趋势空间差异形成的自然因素包括高程、坡度、坡向、与水体的距离,而人文因素则由距离城镇的距离和土地利用集约度所主导。地理加权回归显示各区县植被恢复趋势的空间影响因素及其强度并不一致,充分说明人地关系变化对植被恢复作用机理的复杂性。
|
| [18] |
2000-2012年祁连山植被覆盖变化及其与气候因子的相关性 [J].
研究祁连山地区植被覆盖变化及其与气候因子的响应关系对这一地区土地利用总体特征以及对区域及全球气候和环境变化都将产生深远的意义。利用2000-2012年美国国家航空航天局提供的MODIS NDVI数据并结合相应的气候资料,通过对逐像元信息的提取和分析,运用均值法、斜率分析法、相关分析法,研究了2000-2012年不同季节祁连山植被覆盖的时空变化及其与气候因子的相关性。结果表明：13 a来祁连山植被覆盖整体上呈增加趋势,其中春季植被改善最为明显,秋季次之;植被覆盖变化在不同季节都存在明显的空间差异;不同季节植被与气温、降水的时滞效应不尽相同;祁连山春季大部分地区NDVI与气温呈显著正相关,夏季NDVI与降水呈显著正相关,秋、冬季NDVI与降水、气温的相关性不明显。
Spatial-temporal variations of vegetation and its correlation with climatic factors in Qilian Mountains from 2000 to 2012 [J].
研究祁连山地区植被覆盖变化及其与气候因子的响应关系对这一地区土地利用总体特征以及对区域及全球气候和环境变化都将产生深远的意义。利用2000-2012年美国国家航空航天局提供的MODIS NDVI数据并结合相应的气候资料,通过对逐像元信息的提取和分析,运用均值法、斜率分析法、相关分析法,研究了2000-2012年不同季节祁连山植被覆盖的时空变化及其与气候因子的相关性。结果表明：13 a来祁连山植被覆盖整体上呈增加趋势,其中春季植被改善最为明显,秋季次之;植被覆盖变化在不同季节都存在明显的空间差异;不同季节植被与气温、降水的时滞效应不尽相同;祁连山春季大部分地区NDVI与气温呈显著正相关,夏季NDVI与降水呈显著正相关,秋、冬季NDVI与降水、气温的相关性不明显。
|
| [19] |
银川平原植被生态变化规律及其影响因素的遥感研究[D]. 北京:
Research on ecological variation of vegetation and the influencing factors in Yinchuan Plain based on remote sensing data[D]. Beijing China:
|
| [20] |
2000-2010年黄河流域植被覆盖的时空变化 [J].https://doi.org/10.5846/stxb201305281212 URL Magsci 摘要
黄河流域位于干旱、半干旱和半湿润地区,生态环境脆弱,近年来, 在气候变化和人类活动影响下,植被覆盖状况发生了变化.因此需要对黄河流域植被覆盖的变化进行监测,进而掌握流域植被的动态变化特征.在此背景下,利用 2000-2010年的250m分辨率的MOD13Q1数据来研究黄河流域植被覆盖区域的NDVI时空变化特征.采用Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验来研究NDVI的变化趋势特征,通过对Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验的结果和Hurst指数的结果的叠加,来研究NDVI的可持续特征.研究表明:Ⅰ)从空间分布上看, 黄河流域NDVI呈现出西部和东南部高,北部低的特征;2)从时间变化特征上看,2000-2010年植被覆盖区域年均NDVI均值在0.3-0.4之间 波动,其中2000-2004年NDVI波动较大,但自2005年以来NDVI呈现快速增长的趋势;3)从变化趋势上看,2000-2010年黄河流域植 被改善的区域远远大于退化的区域,改善的区域占植被覆盖区域总面积的62.9％,退化的区域占27.7％,9.4％的区域NDVI稳定不变;4)从可持续 性来看,86.0％的植被覆盖区域NDVI呈现正向可持续性,即NDVI的可持续性较强;由变化趋势与Hurst指数的耦合信息得出,持续改善的面积占植 被覆盖区域总面积的53.7％,持续稳定不变的区域占7.8％,持续退化的区域占24.5％,另外14.0％的区域未来变化趋势无法确定,持续退化和未来 变化趋势无法确定区域的植被变化状况需要研究人员继续关注.
The spatio-temporal variations of vegetation cover in the Yellow River Basin from 2000 to 2010 [J].https://doi.org/10.5846/stxb201305281212 URL Magsci 摘要
黄河流域位于干旱、半干旱和半湿润地区,生态环境脆弱,近年来, 在气候变化和人类活动影响下,植被覆盖状况发生了变化.因此需要对黄河流域植被覆盖的变化进行监测,进而掌握流域植被的动态变化特征.在此背景下,利用 2000-2010年的250m分辨率的MOD13Q1数据来研究黄河流域植被覆盖区域的NDVI时空变化特征.采用Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验来研究NDVI的变化趋势特征,通过对Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验的结果和Hurst指数的结果的叠加,来研究NDVI的可持续特征.研究表明:Ⅰ)从空间分布上看, 黄河流域NDVI呈现出西部和东南部高,北部低的特征;2)从时间变化特征上看,2000-2010年植被覆盖区域年均NDVI均值在0.3-0.4之间 波动,其中2000-2004年NDVI波动较大,但自2005年以来NDVI呈现快速增长的趋势;3)从变化趋势上看,2000-2010年黄河流域植 被改善的区域远远大于退化的区域,改善的区域占植被覆盖区域总面积的62.9％,退化的区域占27.7％,9.4％的区域NDVI稳定不变;4)从可持续 性来看,86.0％的植被覆盖区域NDVI呈现正向可持续性,即NDVI的可持续性较强;由变化趋势与Hurst指数的耦合信息得出,持续改善的面积占植 被覆盖区域总面积的53.7％,持续稳定不变的区域占7.8％,持续退化的区域占24.5％,另外14.0％的区域未来变化趋势无法确定,持续退化和未来 变化趋势无法确定区域的植被变化状况需要研究人员继续关注.
|
| [21] |
宁夏不同植被类型归一化指数与气象因子分析 [J].Correlation between NDVI and meteorological factors of different vegetation types in Ningxia [J]. |
| [22] |
Using the satellite-derived NDVI to assess ecological responses to environmental change [J].https://doi.org/10.1016/j.tree.2005.05.011 URL PMID: 16701427 摘要
Assessing how environmental changes affect the distribution and dynamics of vegetation and animal populations is becoming increasingly important for terrestrial ecologists to enable better predictions of the effects of global warming, biodiversity reduction or habitat degradation. The ability to predict ecological responses has often been hampered by our rather limited understanding of trophic interactions. Indeed, it has proven difficult to discern direct and indirect effects of environmental change on animal populations owing to limited information about vegetation at large temporal and spatial scales. The rapidly increasing use of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) in ecological studies has recently changed this situation. Here, we review the use of the NDVI in recent ecological studies and outline its possible key role in future research of environmental change in an ecosystem context.
|
| [23] |
Large-area crop mapping using time-series MODIS 250 m NDVI data: An assessment for the U.S. Central Great Plains [J].https://doi.org/10.1016/j.rse.2007.07.019 URL [本文引用: 1] 摘要
The series of MODIS NDVI-derived crop maps generally had classification accuracies greater than 80%. Overall accuracies ranged from 94% for the general crop map to 84% for the summer crop map. The state-level crop patterns classified in the maps were consistent with the general cropping patterns across Kansas. The classified crop areas were usually within 1鈥5% of the USDA reported crop area for most classes. Sub-state comparisons found the areal discrepancies for most classes to be relatively minor throughout the state. In eastern Kansas, some small cropland areas could not be resolved at MODIS' 250m resolution and led to an underclassification of cropland in the crop/non-crop map, which was propagated to the subsequent crop classifications. Notable regional areal differences in crop area were also found for a few selected crop classes and locations that were related to climate factors (i.e., omission of marginal, dryland cropped areas and the underclassification of irrigated crops in western Kansas), localized precipitation patterns (overclassification of irrigated crops in northeast Kansas), and specific cropping practices (double cropping in southeast Kansas).
|
/
| 〈 |
|
〉 |
