全 文 ：陕西省植被覆盖度变化特征及其成因*
李登科**摇 范建忠摇 王摇 娟
(陕西省农业遥感信息中心, 西安 710014)
摘摇 要摇 基于像元分解模型,利用 2000—2009 年MODIS NDVI数据(250 m分辨率)定量分析
了陕西省植被覆盖度的时空变化特征及其成因.结果表明:2000—2009 年,陕西省植被覆盖度
在波动中呈极显著增加趋势(P<0郾 001),变化率为 35郾 0% ,植被覆盖度由 2000 年的 56. 9%增
至 2009 年的 68郾 9% ,其中,陕北地区植被覆盖度的增幅尤为显著,榆林市、延安市植被覆盖度
分别增加了 21郾 6%和 22郾 0% .研究期间,陕西植被覆盖整体改善、局地退化,改善极显著(P<
0郾 01)、显著(P<0郾 05)的面积比例分别为 37郾 8 和 11郾 9% ,变化趋势不明显的面积占 46郾 1% ,
退化的面积仅占 4郾 2% ;植被覆盖度变化率>200% 、100% ~ 200% 、10% ~ 100% 、-10% ~
10%和<-10%的面积分别占研究区总国土面积的 12郾 2% 、13郾 3% 、38郾 8% 、29郾 3%和 6郾 4% .
2000—2009 年,陕西省植被覆盖结构转好,高覆盖植被所占的面积呈极显著上升趋势(P<
0郾 001),增幅为 10郾 0% ;中覆盖植被所占的面积呈显著上升趋势(P<0郾 05),增幅为 8郾 4% ;低
覆盖植被所占的面积呈极显著下降趋势(P<0郾 001),降幅为 18郾 4% .陕西省植被覆盖度的增
加是人类活动和自然因素共同作用的结果,封山育林、退耕还林等一系列生态建设工程的实
施是陕北地区植被覆盖度增加的主要原因.
关键词摇 植被覆盖度摇 像元分解模型摇 陕西省
文章编号摇 1001-9332(2010)11-2896-08摇 中图分类号摇 Q948. 3摇 文献标识码摇 A
Change characteristics and their causes of fractional vegetation coverage (FVC) in Shaanxi
Province. LI Deng鄄ke, FAN Jian鄄zhong, WANG Juan ( Shaanxi Remote Sensing Information
Center for Agriculture, Xi爷an 710014, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(11): 2896-2903.
Abstract: Based on the sub鄄pixel analysis model, and by using 2000-2009 MODIS NDVI (250 m
resolution), this paper quantitatively analyzed the spatiotemporal change characteristics and their
causes of fractional vegetation coverage (FVC) in Shannxi Province. From 2000 to 2009, the FVC
in the Province had a significant increasing trend, with the great magnitude of 35郾 0% . During that
period, the vegetation coverage increased from 56郾 9% in 2000 to 68郾 9% in 2009 in the provincial
scale, and the increment was much higher in northern Shannxi, being 21郾 6% in Yulin and 22郾 0%
in Yan爷an. Though the vegetation coverage had an overall increase, it was locally degraded in some
areas. The areas with improved vegetation coverage at the significance levels of <0郾 01, and <0郾 05
were 37郾 8% and 11郾 9% , while those with non鄄improved and degraded vegetation coverage were
46郾 1% and 4郾 2% , respectively. The areas whose vegetation coverage had a change rate of 200% ,
200% -100% , 100% -10% , 10% -10% , and < -10% occupied 12郾 2% , 13郾 3% , 38郾 8% ,
29郾 3% , and 6郾 4% of the total, respectively. During the study period, the structure of vegetation
coverage in the Province also improved. The areas with high and normal vegetation density in鄄
creased significantly by 10% and 8郾 4% , respectively, while the area with low vegetation density
decreased significantly by 18郾 4% . The improvement of the FVC in Shaanxi Province was the inter鄄
active effect of natural factors and human activities, but the main cause was the implementation of a
series of ecological construction projects such as closing hill for forestation and restoring farmland in鄄
to forestland and grassland.
Key words: fractional vegetation coverage; sub鄄pixel analysis model; Shaanxi Province.
*陕西省政府项目(2004453)资助.
**通讯作者. E鄄mail: ldk81711@ sina. com
2010鄄03鄄22 收稿,2010鄄09鄄22 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 11 月摇 第 21 卷摇 第 11 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Nov. 2010,21(11): 2896-2903
摇 摇 植被覆盖度 ( fractional vegetation coverage,
FVC)指植被(包括叶、茎、枝)在地面的垂直投影面
积占统计区总面积的百分比,是植物群落覆盖地表
状况的一个综合量化指标. 植被覆盖及其变化不仅
是区域生态系统环境变化的重要指标,而且对水文、
生态、全球变化等都具有重要意义.植被覆盖度测量
方法通常有地表实测法和遥感测量法两种. 由于植
被覆盖度有显著的时空分异特征,所以基于离散点
的地表实测法虽然可能在局部小区域测量时精度较
高,但推广到大范围时具有很大的不确定性;遥感监
测方法基于空间连续数据,在大中尺度区域估算植
被覆盖度具有一定优势,目前备受关注[1] .
利用遥感数据提取植被覆盖度的方法主要有经
验模型法、植被指数法和混合像元分解法[2] . 经验
模型法是利用某单一波段、波段组合或计算得到的
植被指数与实测植被覆盖度建立回归模型,然后求
取较大区域的植被覆盖度. 回归模型适用于时相较
近的遥感影像,对于年份较早的影像,如 10 年或几
十年前的影像数据,由于地表植被覆盖的变化,通常
无法获取对应年份的样区实测植被覆盖度数据,该
方法的应用在时间上受到一定的限制;回归模型在
局部区域具有较高精度,但在空间应用上具有局限
性,只适用于特定的区域与特定的植被类型,不具有
普遍意义[3-4] .混合像元分解法源于定量遥感的线
性光谱混合模型[5] . Quarmby 等[6]基于 AVHRR 资
料,提出了植被指数与植被覆盖度的线性混合转换
模式,基本思路是将遥感影像的像元分解为植被信
息和非植被信息两部分,估算其中植被信息的比重,
即植被覆盖度.基于混合像元分解模型的遥感植被
覆盖调查一方面不需要进行大范围的野外考察,经
济方便;另一方面可以利用不同时相的遥感影像估
算植被覆盖度,适于植被覆盖度的动态监测研究.从
遥感机理上分析,诸多学者所认为的植被指数法主
要指混合像元分解中最简单的像元二分法,应该属
于混合像元分解法[7-9] .
2009 年是陕西省全面实施退耕还林生态建设
工程 10 周年,地方政府需要全面评价近年来生态建
设工程成效,掌握全省植被变化情况,以解决生态建
设工程有工作量、无客观准确评价和无法直观展示
的难题. 1999 年美国对地观测卫星 TERRA 发射成
功,至今已经积累了十余年 MODIS 遥感资料,对于
大范围植被变化监测具有明显优势,因此利用
MODIS资料进行陕西省植被宏观动态监测是解决这
一问题的最佳途径.
以往关于陕西省植被覆盖变化的研究多用植被
指数的变化来反映[10-13],所涉及区域也仅是陕西省
局部地区,且时间序列有长有短,不能说明陕西省植
被的整体变化;所采用遥感资料的分辨率多为 8
km,难以在指导生态建设工程中应用,即使采用分
辨率较高的 TM 资料,因其时间序列难以建立以及
时相差异太大,也不适合大范围的植被动态监测;所
采用的指标(如归一化植被指数等)比较抽象,直接
影响政府部门的使用.植被覆盖度通俗易懂、易被大
众接受,而且是评价水土保持必要的参数,但在陕西
省相关研究中的应用较少.为此,本文应用简单实用
的像元二分法,利用 250 m 分辨率的 MODIS NDVI
构建了定量估算植被覆盖度模型,研究了 2000—
2009 年陕西省植被覆盖度的时空变化特征,以期为
陕西省植被的定量、动态监测提供技术与理论支持,
为客观评价陕西省退耕还林、封山育林、天然林保护
等生态建设工程的生态效益提供科学依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
陕西省(31毅42忆—39毅35忆 N,105毅29忆—111毅15忆
E)地处我国西北地区,北部跨黄土高原中部,总面
积 2郾 1伊105 km2 .研究区南北狭长,交错分布着山地、
高原、盆地、沙漠和河流,从北至南依次为温带、暖温
带、北亚热带气候,自然环境复杂,生态条件多样,植
物资源种类繁多,植被分布具有明显的地带性.从北
到南依次分布温带草原、森林草原、暖温带落叶阔叶
林和北亚热带常绿阔叶林.陕西省是中国水土流失、
沙化等环境问题最严峻的地区之一,水土流失面积
占全省土地总面积的 66郾 9% ,成为制约区域经济发
展的重要因素. 1999 年起,陕西省相继启动并实施
了生态环境建设综合治理工程、天然林资源保护工
程、退耕还林工程、重点防护林工程、水土保持工程
和天然草场恢复与建设工程等一批重点生态建设工
程,使陕西省特别是陕北地区植被状况有了明显好
转,抑制了陕北毛乌素沙漠南扩的势头. 截至 2009
年 10 月底,全省累计造林 4郾 56伊106 hm2,其中退耕
还林 2郾 3伊106 hm2,位居全国第一.全省森林覆盖率
由退耕还林前的 30郾 92%提高到 37郾 26% ,居全国第
12 位.全省累计治理水土流失面积 9郾 42伊104 km2,
输入黄河的年泥沙量减少 1郾 3伊108 t.
1郾 2摇 数据来源及预处理
本文中的卫星遥感资料选自美国 NASA LP
DAAC ( Land Processes Distributed Active Archive
798211 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李登科等: 陕西省植被覆盖度变化特征及其成因摇 摇 摇 摇 摇
Center)提供的 2000—2009 年 16 d 合成的 MODIS
植被指数产品 MOD13Q1(分辨率 250 m).根据产品
说明,NASA将全球横向分为 36 个区域(分别标示
h0 ~ h35)、纵向分为 14 个区域(分别标示为 v0 ~
v13),每一区域覆盖范围为 1200 km伊1200 km,本研
究区域位于 h26v5 和 h27v5 区. 该数据集统一采用
SIN GRID 投影并已进行去云、辐射校正、大气校正
等处理.产品包括归一化植被指数(NDVI)和增强型
植被指数(EVI)2 个植被指数数据集[14] .
2000—2009 年 7 月的降水量资料来自陕西省
气候资料档案馆.
利用 MODLAND 提供的 MRT(MODIS REPRO鄄
JECTION TOOL)投影转换工具,对 h26v5 和 h27v5
两区的 NDVI进行拼接和投影转换,转换为等经纬
度坐标投影,基准面为 WGS鄄84 坐标系.为了年际间
对比分析,进一步消除太阳高度角等因素的影响,在
ERDAS IMAGINE中利用最大值合成法(MVC)对各
年 NDVI 进行最大值(最大 NDVI 可反映一年中植
被生长的最好状况)合成.
1郾 3摇 混合像元分解模型
混合像元分解模型中最常用的线性模型是像元
二分模型.像元二分模型的原理:假设一个像元由土
壤和植被两部分组成,像元信息可表达为由绿色植
被成分所贡献的信息和由土壤成分所贡献的信息之
和.混合像元的 NDVI 值为两部分植被指数值的加
权平均和,权重为各部分在像元中的面积比例,表达
式为:
NDVI= fveg·NDVIveg+(1-fveg)·NDVIsoil (1)
式中:NDVI为混合像元的植被指数值;NDVIveg为纯
植被像元的植被指数值;NDVIsoil为纯土壤像元的植
被指数值;fveg为植被覆盖度.
混合像元法求算植被覆盖度的基本公式如下:
fveg =(NDVI-NDVIsoil) / (NDVIveg-NDVIsoil) (2)
NDVIsoil代表纯土壤覆盖像元的最小值,对于大
多数类型的裸地表面,其值理论上应该接近零.由于
地表湿度、粗糙度、土壤类型、土壤颜色等条件的不
同,NDVIsoil会随着时空而变化,NDVIsoil值一般在
-0郾 1 ~ 0郾 2. NDVIveg代表纯植被覆盖像元的最大值,
其值理论上应该为 1,实际上由于植被类型的不同
等因素,NDVIveg值会随着时间和空间而改变[15] .
在实际应用中,参数取值有以下几种方式:1)
不同土壤类型、不同植被类型组合下,取不同
NDVIveg和 NDVIsoil值[16];2)直接采用研究区域 NDVI
最大值、最小值,即 NDVIveg = NDVImax、 NDVIsoil =
NDVImin [17-21];3)根据实测数据确定对应像元的 ND鄄
VI值[15,22-23] .本文参数取给定置信度区间的最大值
和最小值.置信度的取值主要由图像大小、图像清晰
度等情况来决定. 为了便于比较,提取 2000—2009
年 NDVI最大值图像,在 NDVI频率累积表上取频率
为 0郾 5% 的 NDVI 为 NDVImin,取频率为 99郾 5% 的
NDVI值为 NDVImax [24-26] .在 ERDAS IMAGE 9郾 0 软件
下通过 Modeler 实现植被覆盖度的定量转换,得到
不同时相的植被覆盖度灰度图.
1郾 4摇 植被覆盖度的分级
利用 ArcMap制图时,将植被覆盖度分为 11 个
等级,定义 fveg =0 为无植被,其余采用等间距分类,
每间隔 10%分一级.在 ERDAS IMAGE 9郾 0 软件下,
利用建模工具,依据植被覆盖度灰度值对其进行密
度分割,得到不同时期的植被覆盖度等级图.查看图
像的属性,得到不同年份各植被覆盖度等级的像元
个数,用于计算不同等级植被覆盖度所占面积比例.
分析植被覆盖度结构的变化时,参考陈晓光等[18]关
于宁夏的植被覆盖度分级,将陕西省植被覆盖度定
义为 3 个等级,即 fveg在 0 ~ 30%为低覆盖度,30% ~
60%为中覆盖度,60% ~100%为高覆盖度.
1郾 5摇 植被覆盖度变化趋势分析方法
利用线性倾向估计进行植被覆盖度时间趋势分
析,采用相关系数的统计检验方法进行显著性趋势
检验.随着时间的变化,植被覆盖度常表现为序列整
体的上升或下降趋势、空间分布格局变化以及在某
时刻出现的转折或突变. 这些变量可以看作是时间
的一元线性回归,线性倾向值用最小二乘法估计:
B =
移
n
i = 1
xi ti -
1
n移
n
i = 1
xi移
n
i = 1
ti
移
n
i = 1
t2i -
1
n (移
n
i = 1
ti) 2
(3)
式中:B为线性倾向值;x为 FVC;t为年份;n = 10.当
B > 0时,随着时间 t的增加,x呈上升趋势;当 B < 0
时,随着时间 t的增加,x呈下降趋势.
植被覆盖度变化率 =B /均值伊10伊100% .式中:
均值指 10 年的平均植被覆盖度值.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 陕西省植被覆盖度的变化
2000—2009 年,陕西省植被覆盖度呈波动增加
趋势,线性增长趋势达极显著水平(P<0郾 001),植被
8982 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
覆盖度由 56郾 9%增至 68郾 9% ,变化率为 35郾 0% (图
1).由表 1 可以看出,研究期间,延安市、铜川市、宝
鸡市、咸阳市植被覆盖度的线性增长趋势达极显著
水平(P<0郾 001),榆林市、渭南市、汉中市、安康市、
商洛市植被覆盖度的线性增长趋势达显著水平(P<
0郾 01),西安市植被覆盖度的线性增长趋势达显著
水平 ( P < 0郾 05 );榆林市植被覆盖变化率最大
(94郾 2% ),其次是延安市(45郾 8% ),铜川市、咸阳
市、渭南市在 19郾 7% ~ 30郾 5% ,宝鸡市、西安市、汉
中市、安康市、商洛市则<10% .
图 1摇 陕西省植被覆盖度的变化
Fig. 1摇 Variation of FVC in Shaanxi Province (2000-2009).
表 1摇 陕西省不同地区植被覆盖度线性回归方程和变化率
Tab. 1摇 Equations of linear regression and change percent鄄
ages (n=10) of FVC in different areas of Shaanxi Province
(2000-2009)
地区
Region
线性回归方程
Linear regression
equation
相关系数
Correlation
coefficient
植被覆盖度
变化百分率
Change
percentage
of FVC (% )
榆林市
Yulin City y=1郾 7069x+14郾 072 0郾 846
*** 94郾 2
延安市
Yan爷an City y=2郾 1444x+46郾 805 0郾 948
*** 45郾 8
铜川市
Tongchuan City y=1郾 3541x+64郾 238 0郾 922
*** 19郾 7
宝鸡市
Baoji City y=0郾 6094x+76郾 445 0郾 875
*** 8郾 6
咸阳市
Xianyang City y=1郾 3516x+57郾 459 0郾 857
*** 22郾 5
西安市
Xi爷an City y=0郾 3898x+77郾 391 0郾 688
* 4郾 5
渭南市
Weinan City y=1郾 768x+56郾 824 0郾 818
** 30郾 5
汉中市
Hanzhong City y=0郾 4004x+84郾 322 0郾 804
** 4郾 7
安康市
Ankang City y=0郾 5072x+84郾 093 0郾 767
** 5郾 9
商洛市
Shangluo City y=0郾 5864x+81郾 282 0郾 836
** 6郾 8
陕西省
Shaanxi Province y=1郾 1953x+57郾 458 0郾 935
*** 35郾 0
*P<0郾 05; **P<0郾 01; ***P<0郾 001. 下同 The same below. x=
年份-2000 x=year-2000; y: FVC.
摇 摇 2000 年,榆林市植被覆盖度最低,其次是延安
市北部,延安市南部、铜川市北部、汉中市、安康市、
商洛市、宝鸡市南部、西安市南部和渭南市南部植被
覆盖度较高,宝鸡市北部、咸阳市南部、西安市北部、
渭南市中部植被覆盖度为中等水平,咸阳市北部、渭
南市北部、铜川市南部植被覆盖度为中等偏低水平
(图 2).这与陕西自然地理分布特征相一致,即榆林
市北部和西部位于长城沿线风沙区,榆林市南部和
延安市北部位于黄土高原丘陵沟壑区,延安市南部、
铜川市北部是桥山和黄龙山林区,汉中市、安康市、
商洛市、宝鸡市南部、西安市南部和渭南市南部位于
秦巴山地林区,宝鸡市北部为关山林区,宝鸡市中
部、咸阳市南部、西安市北部、渭南市中部为灌溉农
作区,咸阳市北部、渭南市北部、铜川市南部为旱作
农业区.
2000—2009 年,陕北北部地区(榆林市和延安
市)植被覆盖度显著增加,其中,延安市北部植被覆
盖度由 2000 年的 10% ~ 40% 增至 2009 年的 50%
~60% ;2000 年榆林市东南部植被覆盖度为 10% ~
20% ,北部和西部为 0 ~ 20% ,2009 年分别增加到
30% ~50%和 20% ~ 40% . 桥山、黄龙山林区和秦
巴山地林区>60%地区的植被覆盖度明显增加;关
中地区植被覆盖增幅较小;由于城市扩张,导致西安
市城区植被覆盖度明显降低. 陕西省的退耕还林工
程主要分布在陕北黄土高原及秦巴山地的中低山
区,植被覆盖度增幅较大的区域与退耕还林工程实
施区域基本一致;天然林保护工程主要分布于桥山、
黄龙山、关山林区和秦巴山地林区,这些区域植被覆
盖度稳中有增.说明退耕还林工程、天然林保护工程
的成效已经显现.
摇 摇 由表 2 可以看出,2000—2009 年,各地区植被
覆盖度呈波动增加趋势.其中,陕北地区植被覆盖度
的增加尤为显著,榆林市植被覆盖度由 2000 年的
12郾 0%增至 2009 年的 33郾 6% ;延安市植被覆盖度
由 2000 年的 45郾 4%增至 2009 年的 67郾 4% .
摇 摇 基于 2000、2009 年陕西省植被覆盖度图,计算
每个像元植被覆盖度与时间的相关系数,并进行显
著性检验,制作成植被覆盖度变化趋势图(图 3a).
从中可见,植被覆盖改善极显著的像元主要分布在
延安市、榆林市和渭北地区(宝鸡市、咸阳市、渭南
市 3 市的北部和铜川市);植被覆盖退化较显著的
像元主要分布在西安市、宝鸡市、咸阳市、渭南市的
城区周围和秦巴山地局部区域;关中地区(西安市、
宝鸡市、咸阳市、渭南市)和秦巴山地(汉中市、安康
998211 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李登科等: 陕西省植被覆盖度变化特征及其成因摇 摇 摇 摇 摇
市、商洛市)大部分植被覆盖的变化趋势不明显.孙
华等[10]利用 GIMMS 和 SPOT VGT 两种数据集的
NDVI对 1982—2007 年秦岭南北地区植被覆盖变化
进行了比较,结果表明秦岭南北地区的植被覆盖均
呈降低趋势,与本研究区植被覆盖度整体改善、局部
退化的结论有所不同,可能是由于研究时段不同所
致.研究期间,陕西省植被覆盖改善极显著 ( P <
0郾 01 ) 、显著( P<0郾 05 )的面积分别占37郾 8%和
图 2摇 2000 和 2009 年陕西省植被覆盖度(% )的分布图
Fig. 2摇 Distribution map of FVC (% ) in Shaanxi Province in 2000 and 2009.
图 3摇 2000—2009 年陕西省植被覆盖度变化趋势(A)及变化率(B)的空间分布
Fig. 3摇 Change trend (A) and spatial distribution of change percentage (B) of FVC in Shaanxi Province from 2000 to 2009.
a)无植被 Without vegetation; b)退化极显著 EVC decreasing; c)退化显著 FVC decreasing; d)退化较显著 FVC decreasing; e)退化明显 FVC de鄄
creasing; f)变化不明显 FVC increasing; g)改善明显 FVC increasing; h)改善较显著 FVC increasing; i)改善显著 FVC increasing; z)改善极显著
FVC increasing.
0092 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
表 2摇 陕西省不同地区不同年份植被覆盖度的变化
Tab. 2摇 FVC in different areas of Shaanxi Province in different years (%)
地 区
Region
年份 Year
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
榆林 Yulin 12郾 0 15郾 4 25郾 4 22郾 7 25郾 6 22郾 6 23郾 4 27郾 8 26郾 2 33郾 6
延安 Yan爷an 45郾 4 49郾 9 55郾 1 57郾 6 60郾 7 59郾 0 63郾 3 64郾 1 63郾 5 67郾 4
铜川 Tongchuan 65郾 7 64郾 2 68郾 7 71郾 3 71郾 9 71郾 3 75郾 2 77郾 4 75郾 7 75郾 5
宝鸡 Baoji 75郾 6 77郾 1 79郾 4 79郾 3 80郾 2 81郾 3 79郾 7 82郾 2 81郾 8 81郾 3
咸阳 Xianyang 58郾 2 56郾 6 60郾 7 65郾 1 66郾 7 66郾 9 68郾 3 71郾 0 68郾 5 66郾 9
西安 Xi爷an 77郾 8 76郾 2 78郾 6 81郾 2 79郾 1 80郾 9 79郾 3 81郾 8 79郾 8 80郾 8
渭南 Weinan 59郾 9 53郾 9 61郾 1 68郾 5 67郾 6 66郾 1 72郾 0 75郾 9 69郾 5 71郾 0
汉中 Hanzhong 84郾 1 85郾 3 85郾 6 86郾 9 85郾 8 87郾 3 85郾 6 89郾 1 87郾 2 88郾 3
安康 Ankang 83郾 4 85郾 7 84郾 7 87郾 7 86郾 3 88郾 4 86郾 1 90郾 2 88郾 4 87郾 9
商洛 Shangluo 81郾 2 83郾 0 82郾 7 84郾 9 84郾 1 85郾 1 83郾 8 87郾 3 84郾 6 88郾 4
陕西省 Shaanxi Province 56郾 9 58郾 6 62郾 2 64郾 1 64郾 9 64郾 6 65郾 3 68郾 3 66郾 5 68郾 9
11郾 9% ,变化趋势不明显的面积占 46郾 1% ,退化极
显著 ( P < 0郾 01)、显著 ( P < 0郾 05)的面积分别占
2郾 8%和 1郾 4% .
2郾 2摇 陕西省植被覆盖度变化率的空间分布
由图 4 可以看出,2000—2009 年,陕西省植被
覆盖度变化率>100%的像元主要分布在榆林市;榆
林市和延安市北部大多数像元植被覆盖度变化率>
50% ,植被覆盖度变化率>50%像元在渭南市北部
也有分布;延安市南部和关中地区北部大多数像元
植被覆盖度变化率在 10% ~ 50% ;关中地区南部和
秦巴山地大多数像元植被覆盖度变化率在-10% ~
10% ,变化较小,但局部有退化现象;植被覆盖度变
化率<-10%的像元主要分布在榆林市西部和西安
市、咸阳市、宝鸡市等城市的城区附近.
研究期间,陕西省植被覆盖度变化率>200% 、
100% ~ 200% 、 10% ~ 100% 、 - 10% ~ 10% 和
<-10%的面积分别占研究区总面积的 12郾 2% 、
13郾 3% 、38郾 8% 、29郾 3%和6郾 4% .说明近10年来,陕
图 4摇 研究区不同等级植被覆盖度所占面积比例
Fig. 4摇 Area percentage of different FVC levels in the study area
(2000-2009).
玉:低覆盖度植被 Low cover 0% ~ 30% ; 域:中覆盖度植被 Medium
cover 30% ~60% ; 芋:高覆盖度植被 High cover 60% ~100% .
图 5摇 陕西省植被覆盖度(玉)与 7 月降水量(域)的关系
Fig. 5 摇 Relationship between FVC (玉) and precipitation in
July (域) in Shaanxi Province (2000-2009).
西省 64郾 3%国土面积的植被覆盖度在增加,29郾 3%
面积的植被覆盖变化幅度较小,仅有部分植被覆盖
度发生退化.
2郾 3摇 陕西省植被覆盖结构的变化
从图 5 可以看出,研究区高覆盖植被所占的面
积具有极显著上升趋势(P<0郾 001),其面积比例由
2000 年的 56郾 9%上升到 2009 年的 66郾 9% ;中覆盖
植被所占的面积具有显著上升趋势(P<0郾 05),其面
积比例由 2000年的 15郾 4%上升到 2009年的 23郾 8%;
低覆盖植被所占的面积呈极显著下降趋势 (P <
0郾 001),其面积比例由 2000 年的 27郾 7%下降到 2009
年的 9郾 3% .说明期间陕西省植被覆盖结构转好,高覆
盖植被面积在增加,低覆盖植被面积在减少.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 气候和人类活动对植被覆盖度的影响
许多学者研究发现,陕西省一些地区夏季 NDVI
与降水量之间存在滞后的正相关关系[8,27-28],与温
度之间呈负相关关系[9] .陕西地区的植被覆盖度最
109211 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李登科等: 陕西省植被覆盖度变化特征及其成因摇 摇 摇 摇 摇
大值一般出现在 8 月[8,27-28] . 夏季温度上升加速了
地表蒸发过程,潜在地加剧了地表水分的缺乏,由此
造成陕西省土壤干土层的发育,对植被生长具有明
显的抑制作用,因此,夏季降水量严重影响植被生
长[29] .研究期间,不论是 7 月降水量增加还是减少
的年份,陕西省植被覆盖度基本呈增加趋势(图 5),
特别是在 2004、2005、2006、2008 和 2009 年 7 月降
水量处于较低水平时,植被覆盖度还是维持在较高
水平,仅发生微小波动,这与近年来的生态建设工程
有很大关系.随着退耕还林等重点工程的实施,陕西
省植被覆盖度逐步上升,植被覆盖的稳定性越来越
高,降水量的年际变化对植被覆盖度造成的影响越
来越小.
摇 摇 陕西省逐年累积造林面积与植被覆盖度之间具
有极显著的相关关系(P<0郾 001),各市的累积造林
面积与植被覆盖度之间呈显著的相关关系(表 3).
进一步说明生态建设工程在研究区植被覆盖度增加
中发挥了主要作用.
表 3摇 陕西省植被覆盖度与累积造林面积的相关系数
Tab. 3摇 Correlation coefficient between FVC and accumula鄄
tion of afforestation area in Shaanxi Province
地区
Region
相关系数
Correlation coefficient
榆林 Yulin 0郾 760**
延安 Yan爷an 0郾 956***
铜川 Tongchuan 0郾 928***
宝鸡 Baoji 0郾 886***
咸阳 Xianyang 0郾 892***
西安 Xi爷an 0郾 690*
渭南 Weinan 0郾 834**
汉中 Hanzhong 0郾 772**
安康 Ankang 0郾 790**
商洛 Shangluo 0郾 788**
陕西省 Shaanxi Province 0郾 928***
摇 摇 综上,陕西省植被覆盖度增加的主要自然原因
是降雨量的增加,主要人为原因是封山育林、退耕还
林等一系列生态建设工程的实施.这与吴云等[25]的
研究结论一致.
3郾 2摇 陕西省生态建设工程面临的问题
陕西省森林主要分布在秦岭山、巴山、关山、黄
龙山、桥山五大林区. 五大林区土地面积占全省的
45郾 3% ,其森林面积占全省的 79郾 5% ,森林蓄积占
全省的 94郾 3% . 黄龙山、桥山林区以南地区生态条
件相对较好,延安以北地区生态条件相对脆弱,水土
流失、土地沙化荒漠化和湿地退化等问题仍然较严
重,工业化、城镇化发展对生态环境的压力越来越
大.陕西省的高山、远山绿化较好,而人口密集的城
镇周围、道路两旁、河流两岸普遍缺林少绿.因此,陕
西省在当前和今后一段时期内应该坚持保护好现有
森林资源,提高造林成活率、保存率和林分质量,继
续实施退耕还林、天然林保护、三北防护林体系建
设、自然保护区建设等生态建设工程,进一步提高森
林覆盖率,努力实现森林资源的规模扩大向质量提
高转变、由高山远山造林向人口密集区域绿化转变,
促进区域协调发展.
参考文献
[1]摇 Qin W (秦 摇 伟), Zhu Q鄄K (朱清科), Zhang X鄄X
(张学霞), et al. Review of vegetation covering and its
measuring and calculating method. Journal of Northwest
Science鄄Technology University of Agriculture and Forestry
(Natural Science) (西北农林科技大学学报·自然科
学版), 2006, 34(9): 163-170 (in Chinese)
[2]摇 Niu B鄄R (牛宝茹), Liu J鄄R (刘俊蓉), Wang Z鄄W
(王政伟). Remote sensing information extraction based
vegetation fraction in semiarid area. Earth Information
Science (地球信息科学), 2005, 7(1): 84 -97 ( in
Chinese)
[3]摇 Purevdorj T, Tateishi R, Ishiyamw T, et al. Relation鄄
ships between percent vegetation cover and vegetation
indices. International Journal of Remote Sensing, 1998,
19: 3519-3535
[4]摇 Ding J鄄L (丁建丽), Tashpolt T摇 (塔西甫拉提·特依
拜), Liu C鄄S (刘传胜). Study on dynamic change of
Qira Oasis plant cover based on remote sensing. Journal
of Desert Research (中国沙漠), 2003, 23(1): 79-83
(in Chinese)
[5]摇 Zhao S鄄Y (赵英时 ). The Application Analysis of
Remote Sensing: Principles and Methods. Beijing:
Science Press, 2003 (in Chinese)
[6]摇 Quarmby NA, Townshend JRG, Settle JJ, et al. Linear
mixture modeling applied to AHVRR data for crop area
estimation. International Journal of Remote Sensing,
1992, 13: 415-425
[7]摇 Wen Q鄄K (温庆可), Zhang Z鄄X (张增祥), Liu B
(刘 摇 斌 ), et al. Research progress in grassland
fractional coverage estimation methods. Pratacultural
Science (草业科学), 2009, 26 (12): 30 - 36 ( in
Chinese)
[8]摇 Li D鄄K (李登科), Guo N (郭摇 铌), He H鄄J (何慧
娟). Vegetation change and its relationship with climate
change in the region along the Great Wall in north
Shaanxi. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2007, 27
(11): 4620-4629 (in Chinese)
[9]摇 Li D鄄K (李登科). Vegetation change and its response
to climate in the hill and ravine region of the Loess
Plateau in northern Shaanxi. Acta Botanica Boreali鄄Occi鄄
dentalia Sinica (西北植物学报), 2009, 29(5): 867-
873 (in Chinese)
[10]摇 Sun H (孙 摇 华), Bai H鄄Y (白红英), Zhang Q鄄Y
2092 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
(张清雨), et al. Responses of vegetation coverage to
regional environmental change in the northern and
southern Qinling Mountains. Acta Scientiae Circumstan鄄
tiae (环境科学学报), 2009, 29 (12): 2635 - 2641
(in Chinese)
[11]摇 Li Z鄄F (李忠峰), Cai Y鄄L (蔡运龙). Land cover
change and its causes in Yulin District. Progress in
Geography (地理科学进展), 2006, 25(6): 102-106
(in Chinese)
[12]摇 Hu Z鄄Q (胡振琪), Chen T (陈摇 涛). ERDAS aided
extraction of vegetation fraction from remote sensing
information in coalmine area based: A case study of
Shenfu Coalmine. Journal of Northwest Forestry Univer鄄
sity (西北林学院学报), 2008, 23(2): 164-167 ( in
Chinese)
[13]摇 Wang X鄄F (王晓峰), Ren Z鄄Y (任志远). Study on
dynamic change of vegetation coverage in Yulin City
based on RS and GIS. Journal of Shaanxi Normal
University (Natural Science) (陕西师范大学学报·自
然科学版), 2008, 36(3): 101-104 (in Chinese)
[14]摇 Guo N (郭摇 铌), Han T鄄H (韩天虎), Wang J (王摇
静), et al. Ecological effects of “Restoring Grazing to
Grassland Project冶 in Maqu County. Journal of Desert
Research (中国沙漠), 2010, 30 (1): 154 -160 ( in
Chinese)
[15]摇 Ma Z鄄Y (马志勇), Shen T (沈摇 涛), Zhang J鄄H (张
军海), et al. Vegetation changes analysis based on
vegetation coverage. Acta Geodaetica et Cartographica
Sinica (测绘学报), 2007, 36(3): 45 -48 ( in Chi鄄
nese)
[16] 摇 Cheng J鄄F (成军锋), Jia B鄄Q (贾宝全), Zhao X鄄H
(赵秀海), et al. Dynamic change of desertification in
semi鄄arid and arid environment. Journal of Arid Land
Resources and Environment (干旱区资源与环境),
2009, 23(12): 172-176 (in Chinese)
[17]摇 Xia Z鄄H (夏照华), Zhang K鄄B (张克斌), Li R (李
瑞), et al. Study on the change of vegetation fraction in
agro鄄pastoral transition area based on NDVI. Research of
Soil and Water Conservation (水土保持研究), 2006,
13(6): 178-181 (in Chinese)
[18]摇 Chen X鄄G (陈晓光), Li J鄄P (李剑萍), Han Y鄄J (韩
颖娟), et al. Vegetation coverage and its relationships
with temperature and precipitation in Ningxia in 1981-
2004. Chinese Journal of Ecology (生态学杂志),
2007, 26(9): 1375-1383 (in Chinese)
[19]摇 Lan M鄄J (兰明娟), Wei H (魏摇 虹), Xiong C鄄N (熊
春妮), et al. Study of changes in vegetation coverage in
Beibei District of Chongqing based on TM images.
Journal of Southwest University (Natural Science)(西南
大学学报·自然科学版), 2009, 31(4): 100 -104
(in Chinese)
[20]摇 Ding M鄄Q (丁美青), Chen S鄄L (陈松岭), Guo Y鄄K
(郭云开). Assessment on the vegetation coverage after
land reclamation based on RS. China Land Science (中
国土地科学), 2009, 23(11): 72-75 (in Chinese)
[21]摇 Liu J (刘摇 静), Yin S (银摇 山), Zhang G鄄S (张国
盛), et al. Dynamic change of vegetation coverage of
Mu Us Sandland over the 17 years by remote sensing
monitor. Journal of Arid Land Resources and Environ鄄
ment (干旱区资源与环境), 2009, 23(7): 162-167
(in Chinese)
[22]摇 Liu G鄄F (刘广峰), Wu B (吴摇 波), Fan W鄄Y (范文
义), et al. Extraction of vegetation coverage in deserti鄄
fication regions based on the dimidiate pixel model.
Research of Soil and Water Conservation (水土保持研
究), 2007, 14(2): 268-271 (in Chinese)
[23]摇 Huo A鄄D (霍艾迪), Kang X鄄W (康相武), Wang G鄄L
(王国梁), et al. Model establishment of vegetation
coverage extraction in sandy desertification area based on
MODIS imagine data. Agricultural Research in the Arid
Areas (干旱地区农业研究), 2008, 26(6): 217-223
(in Chinese)
[24]摇 Zhang B鄄J (张本昀), He F鄄Z (何富中), Yu Z鄄Z (喻
铮铮), et al. Analysis of spatial and topographical
characteristics of vegetation coverage changes of Beijing
mountainous areas using remote sensing. Journal of
Geomatics Science and Technology (测绘科学技术学
报), 2008, 25(3): 160-163 (in Chinese)
[25]摇 Wu Y (吴摇 云), Zeng Y (曾摇 源), Wu B鄄F (吴炳
方), et al. Retrieval and analysis of vegetation cover in
the Three鄄North Regions of China based on MODIS
data. Chinese Journal of Ecology (生态学杂志 ),
2009, 28(9): 1712-1718 (in Chinese)
[26]摇 Huang J (黄 摇 瑾), Yang W鄄N (杨武年), Zhang M
(张摇 敏), et al. RS dynamic monitoring and analysis
of vegetation changes in Puge. Geospatial Information
(地理空间信息), 2009, 7(2): 51-53 (in Chinese)
[27]摇 Xin Z鄄B (信忠保), Xu J鄄X (许炯心), Zheng W (郑
伟). The effects on vegetation cover by climate changes
and human activities in the Loess Plateau. Science in
China Series D (中国科学·D 辑), 2007, 37(11):
1504-1514 (in Chinese)
[28]摇 Zhou H鄄J (周洪建), Wang J鄄A (王静爱), Li R (李
睿), et al. Analysis of effects of “ Grain for Green冶
program using temporal NDVI and rainfall series.
Journal of Soil and Water Conservation (水土保持学
报), 2008, 22(4): 70-74 (in Chinese)
[29]摇 Zhang Y (张 摇 岩), Zhang Q鄄C (张清春), Liu B鄄Y
(刘宝元). Study on vegetation coverage and height
variation in northern Loess Plateau. Advances in Earth
Science (地球科学进展), 2002, 17(2): 268-272 (in
Chinese)
作者简介摇 李登科,男,1963 年生,正研级高级工程师.主要
从事卫星遥感应用研究,发表论文 46 篇. E鄄mail: ldk81711@
sina. com
责任编辑摇 杨摇 弘
309211 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李登科等: 陕西省植被覆盖度变化特征及其成因摇 摇 摇 摇 摇