2000-2016年上海市植被覆蓋度動態監測

摘要：利用2000年、2016年上海市Landsat遙感衛星影像，運用波段反演得到歸一化植被指數（NDVI），采用像元二分法估算兩時相的上海市植被覆蓋度動態變化，分析2000-2016年上海市植被覆蓋度的變化情況。

關鍵詞：歸一化植被指數;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計區總面積的百分比，是衡量區域生態系統環境變化的綜合量化指標。采用歸一化植被指數（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，不依賴于地面實測數據，可操作性強，而且可以在一定程度上表征植被的生長狀況和變化。近幾年利用遙感數據進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，是中國的經濟、金融中心，是世界級的特大城市。改革開放以來，上海市市政建設呈迅猛發展態勢，經濟發展，人口膨脹和城市擴張，不可避免地帶來一些城市問題，如生態環境趨于惡化現象。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，對于保護城市生態建設的成果，為城市生態評價及生態安全評估提供參考。

1 研究區概況

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 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。上海市是全國的經濟、金融中心，上海市共管轄 16 個區，其中黃埔區和長寧區是上海市的經濟政治文化中心，人口眾多，建筑面積遼闊，相應的植被覆蓋率低，其他區域人口密度相對稀少。

2 研究方法與數據處理

2.1 數據源與預處理

研究區所采用的數據基于Landsat-5和Landsat-8遙感影像數據，過去2000年和2016年兩年遙感數據作為基礎研究數據，條帶號為127，行編號為38，空間分辨率為30m。首先對遙感影像進行幾何配準、大氣校正、假彩色合成等預處理，再通過ENVI軟件圖像利用行政矢量邊界進行裁剪，得到研究區的遙感影像圖。

2.2 NDVI和植被覆蓋度的計算

2.2.1 歸一化植被指數（NDVI）

NDVI能夠反映植被生長狀態，與植被覆蓋度緊密相關，因此是目前運用最廣泛的植被指數之一。近紅外波段與可見光波段的數值之差比上這兩個波段數值之和的結果即歸一化植被指數（NDVI）：

NDVI=（NIR-R）/（NIR+R）（1）

2.2.2 植被覆蓋度遙感估算（FVC）

本文應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NDVI計算植被覆蓋度：

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鍵是計算NDVIsoil和NDVIveg。NDVIsoil和NDVIveg一般取一定置信度范圍內的最大值和最小值，置信度的取值主要根據該地區的實際情況確定，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為中心，城區植被覆蓋度低，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，此處多為山地，人口密集程度較低：植被覆蓋度較低的地區為黃埔、長寧等市區，此區域結合上海實際情況，上海市主城區人口約占整個上海市人口的60%，人口密度的密集導致植被覆蓋的減少，此外還和地形有關。從結果可以看出從2000-2016年上海市植被覆蓋度整體較高，存在植被覆蓋度<0的地區存在，但是很少。人口越密集的地區例如黃埔區、長寧區、徐匯區、靜安區、楊浦區、虹口區、普陀區植被覆蓋度越低。

3.2 植被覆蓋變化的驅動力分析

3.2.1 人類活動因素

近年來，上海市城市建設迅速發展、擴張，城鎮化步伐加快，經濟建設的快速發展直接造成植被覆蓋度的下降。因此，如何協調城市發展與生態環境保護，已經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，植被自身的調節和保護使得蓄水能力相應提高，促進植被的生長。

4 結論

本文基于2000年、2016年NDVI數據，利用像元二分模型估算上海市的植被覆蓋度。結果表明，上海市植被覆蓋度空間分布特征是以主城區為中心，城區植被覆蓋度低，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，為相關部門評估生態環境、制定城市建設做參考。

參考文獻：

[1] 劉琳，姚波.基于NDVI象元二分法的植被覆蓋變化監測[J].農業工程學報，2010（S1）.

[2] 滕玲.基于時序Landsat解析合肥市植被覆蓋度動態變化研究[D].安徽大學，2016.

[3] 許亞輝，周蕾，倪海峰，等.2000年以來南京市植被覆蓋度動態變化的遙感提取與驅動力分析[J].科技創新導報，2014（28）.

[4] 呂丹紅，姜琦剛，王德軍，等.Landsat數據的植被覆蓋估算和景觀格局分析[J].測繪科學，2018（11）.

[5] 陳云浩，李曉兵，史培軍.基于遙感的植被覆蓋變化景觀分析——以上海海淀區為例[J].生態學報，2002（10）.

作者簡介：楊達（1994—），男，在讀研究生，研究方向：生態環境遙感。

（作者單位：成都理工大學）