基于NDVI九寨溝地震前后植被覆蓋變化與溫度的相關性分析

馬冠男

摘要：2017年九寨溝地震給當地的植被造成了破壞，研究該地區植被覆蓋度的變化及驅動因子，有利于了解震后植被的恢復情況，并采取相應措施。本文選取2015年3月-2020年2的MODIS/NDVI遙感影像數據，利用像元二分法等對九寨溝縣的植被覆蓋度的時空變化進行分析，并結合相關性分析法等進行NDVI與溫度的相關性分析。結果表明：西南地區NDVI值與溫度呈現負相關或不相關，且震后范圍擴大;東部地區及東南部地區NDVI與溫度的相關性較強。

關鍵詞：九寨溝縣;植被覆蓋變化;溫度因子;NDVI

分類號：TE626

1.前言

1.1研究背景

四川省位置特殊，處于各種地震帶上，例如龍門山地震帶、鮮水河地震帶等，所以四川地區地震發生較為頻繁，而地震大多分布在東經104度以西地區。2017年8月8日，四川省北部阿壩州九寨溝縣發生7.0級地震，九寨溝核心景區西部5公里比芒村為震中區域，北緯33.20度，東經103.82度，震源深度為20公里。

1.2研究意義

植被是生態系統中必不可少的組成部分，絕大多數植物的光合作用可以合成有機物，它們還可以吸收二氧化碳，釋放人類所需的氧氣，占有生態系統的核心地位。植被參與著物質循環、能量流動環節，具有維持生物多樣性的作用。九寨溝地震給當地自然環境造成了嚴重的破壞，使得植被資源破壞，水土流失加快，對一些珍稀植物等也造成了不同程度的影響。

2.研究區概況

九寨溝縣位于四川省阿壩藏族羌族自治州，介于北緯32°53′-33°43′，東經103°27′-104°26′。東北與甘肅省交界，西南與四川省若爾蓋縣、平武縣、松潘縣接壤。九寨溝縣下轄5個鎮（永樂鎮、漳扎鎮、雙河鎮、黑河鎮、勿角鎮）、9個鄉（永豐鄉、永和鄉、安樂鄉、白河鄉、保華鄉、郭元鄉、草地鄉、玉瓦鄉、大錄鄉），總面積5288平方千米。地勢呈現東南低，西南、西北高的特點，大部分為高山，地形有層次的變化，海拔落差較大。九寨溝地區屬于高原濕潤氣候，山頂嚴寒，積雪不能融化。自然資源豐富。九寨溝景區處于九寨溝縣內，世界自然遺產、國家重點風景名勝區、國家5A級旅游景區、國家級自然保護區。

3.數據處理

3.1 NDVI數據

NDVI數據來源于美國NASA網站（https：//ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/）。MODIS中分辨率成像光譜儀是Terra和Aqua兩顆衛星上的重要傳感器。本文選擇Terra衛星測得的MOD13Q1產品數據，是采用sinusoidal投影方式的三級網格陸地植被數據產品，空間分辨率250m，時間分辨率16天。下載的HDF格式的NDVI時間序列數據影像用MRT軟件進行格式轉換、重投影為WGS-84和鑲嵌等預處理，所選用的數據產品共有NDVI，EVI等12個波段，處理時只選用NDVI即可。

3.2 溫度數據

溫度數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心（http：//www.resdc.cn/）的逐月excel格式數據，選取四川省與甘肅省共66個氣象站點，包括最高氣溫、最低氣溫和平均氣溫，時間尺度為2015.3-2020.3，選取平均氣溫作為氣溫數據的研究指標。氣溫數據采取每個季度的平均值進行分析研究。將整理好的氣溫數據導入ArcMap，導出采集點，再將采集點重投影，利用克里金法對其進行插值處理，此時輸出像元大小與MODIS/NDVI一致，方便后續分析相關性，掩膜提取后重分類制作溫度專題地圖。

4.相關性分析

氣溫是影響植被覆蓋的主要因素之一，將導出的氣溫數據進行相關性與顯著性計算，歸一化分析等步驟來分析震前震后植被與溫度相關性。

本文研究相關性分為相關性r和顯著性p。相關性r有正負之分，當r>0，代表正相關;當r<0，代表負相關。|r|>0.8，代表相關性極強;0.6<|r|<0.8，代表相關性強;0.4<|r|<0.6，代表相關性為中等強度;|r|<0.4，代表相關性弱或者不具有相關性。顯著性p分為三種等級：當p<0.01，代表極顯著;當0.010.05，代表不顯著。

如圖4-1，震前西南部分邊緣地區NDVI與溫度不顯著弱相關性或不具有相關性，極少部分有不顯著中等強度負相關，不顯著強負相關極少分布在南部地區，東北部、中部、東南部、東部呈現極顯著極強相關，顯著強相關地區較少且分布分散，不顯著強相關、顯著極強相關、不顯著中等強度相關較少且分布分散。震后不顯著弱相關或不相關主要集中在西南部分地區，少部分在中北部及東部邊緣，東北部、中部及東南部主要呈現極顯著極強相關，顯著強相關地區較少且分布分散，極少地區出現負相關現象。

通過震前震后溫度與NDVI相關性圖的對比發現，震前西南部分相關性要強于震前的相關性，且震后存在負相關性的地區范圍要大于震前，不具有相關性的地區也在擴大，但是震后東北部、中部、西北部少部分及東南部相關性要強于震前。此種變化說明地震前后溫度與NDVI相關性發生變化與地震的發生脫不了關系。海拔較低的地區NDVI與溫度相關性較強。

如圖4-2、圖4-3，震前具有相關性的像元個數占絕大多數，經計算，大約為72050個，占總數約91.26%;不具有相關性的像元個數為6791個，占總數約為8.6%;具有負相關性的像元個數為103，占總數約0.14%。

5.結論

植被覆蓋應該與溫度有著密切的關系，但是九寨溝縣西南地區NDVI值與溫度呈現負相關或不相關，且震后范圍擴大，綜合地震主要發生在該地區西南部的實際情況，地震對當地西南部分的植被有著較大的破壞。當地政府應該積極采取措施，努力恢復當地的生態。

【1】李晶晶. 近30年來中國西部八省NDVI時空變化及驅動力分析[D].中國礦業大學，2019.

【2】武正麗. 2000～2012年祁連山植被覆蓋變化及其對氣候的響應研究[D].西北師范大學，2014.

【3】辛奇. 大寧河流域植被變化及其驅動力分析[D].成都理工大學，2019.

1231500520361