河南省植被NDVI时空变化及其驱动因子研究

发布时间：2020-05-29 02:58

【摘要】：植被是陆地生态系统的基础以及重要组成部分,植被的动态变化既可以衡量区域自然生态环境状况,又可以反映气候变化和人类活动对自然环境的影响。通过应用遥感和GIS技术可以对植被在时间序列上的动态监测,更好的监测和预测植被在未来的发展趋势,对于改善河南省的生态环境状况、实现河南省生态环境与区域经济的可持续发展具有深远的意义,同时也可以更好的为河南省的生态环境监测提供科学的理论依据和支撑。本文基于MODIS-NDVI数据以及气象站点数据集,在像元尺度和不同的时间尺度上分析河南省2000-2015年植被NDVI和气候因子的时空变化及趋势,通过运用简单相关分析、偏相关分析、残差分析等方法来解析河南省植被变化与降水、气温、高程、坡度、坡向和人类活动等因子的影响程度,定量分析了河南省植被NDVI时空变化的驱动因子。本论文研究结果如下:(1)河南省植被NDVI时空变化分析河南省在16a间年内NDVI值呈现微弱上升趋势,趋势率为0.0017/10a,其中1月份NDVI值最低为0.32,8月份NDVI值最高为0.73;年际变化看:整体上河南省在时间序列上处于上升的趋势,年平均NDVI值在0.44~0.54之间波动,年平均NDVI线性倾向率为0.0056/10a;从季节尺度看:四季NDVI均值都呈现上升的趋势,季均值高低依次为夏季生长季春季秋季,而增长速率依次为秋季春季生长季夏季。从空间特征来看:河南省NDVI在空间上分布不均匀,呈现出西部、东部、南部高,而中部以及北部低的特征。(2)河南省降水、气温时间变化分析河南省年均降雨量呈现下降趋势,下降速率为11.304mm/10a,年平均降水量为772mm,最高值是2003年的1105mm,最低值是2001年的556mm,季均降雨量依次为夏季生长季秋季春季;而年均气温处于上升趋势,趋势率为0.0333℃/10a,气温的年均值为14.49℃,最高值是2013年的15.17℃,最低值是2003年的13.73℃,季均气温依次为夏季生长季春季秋季,变化趋势率依次为秋季夏季生长季春季。(3)不同植被类型NDVI值在月、季时间尺度对降水和气温的时滞分析从月均NDVI值与月均降水和月均温的时滞分析:8种不同的植被类型NDVI值与降水和气温的最大响应期都在对应月份,并且都通过了0.01显著性检验。从季均NDVI值与季均降水和季均温的时滞分析:春季针叶林、阔叶林、草丛、灌丛、其他植被类型与降水最大响应期为滞后一个月,而栽培植被、沼泽、草甸的最大响应期都是滞后两个月;而灌丛、草丛、针叶林、阔叶林这4种植被对气温最大响应期是在当季,栽培植被、沼泽、草甸、其他植被类型对气温的最大响应期是滞后两个月;夏季沼泽、针叶林与降水没有显著性的相关性,而阔叶林、栽培植被、其他、灌丛、草丛、草甸与降水最大响应期是在当季;栽培植被、灌丛、草丛、其他与夏季气温没有显著的相关性,而沼泽、针叶林、阔叶林与夏季气温的最大响应期是在当季,而草甸与气温的最大响应期为滞后一个月;秋季栽培植被、其他、草甸、草丛、沼泽与降水的最大响应期都是当季,而灌丛、针叶林、阔叶林与降水的最大响应期是滞后一个月;秋季8种植被类型与气温的最大响应期在当季;生长季8种植被类型与降水和气温的最大响应期都在当季。(4)植被NDVI与驱动因子的相关性分析高程因子方面:在海拔500m到2000m时,河南省年均NDVI值先降后增;坡度因子方面:植被NDVI在坡度较小地区比坡度较大地区活跃,因为坡度较小地区有利于植被的生长,但是也是人类活动较频繁的区域,对植被的影响较大。坡向因子方面:降水和气温等自然条件的限制,半阴坡和半阳坡的NDVI值会略高于阴坡和阳坡。人类活动方面:总体上人类活动对植被生长起到的积极作用的像元数在增加,而消极作用以及显著性负作用的像元数在随之减少。在研究人口密度、GDP、城市扩张与NDVI的相关性时,得出三个人类活动因子与NDVI都有较强的相关性,同时也反映出经济的增长以及生活水平的提高,人们对于生活环境的要求也进一步提升,在一定程度上促进了河南省生态环境的改善。
【图文】：

河南省

2 研究区概况与数据预处理2.1 研究区概况2.1.1 地形地貌特征河南省地处我国中部，北纬 31°23′～36°22′，东经 110°21′～116°39′之间，地貌特征自西向东呈阶梯状递降，大致以京广铁路为界，西部大面积均为连绵起伏的山地，东部大面积平原和山地丘陵地带，南部边界地带的桐柏-大别山，河南省山地面积占全省总面积的 26.6％，丘陵面积占 17.7％，平原面积占 55.7％。总体上，河南省在全国地貌环境中不仅有自西向东逐渐递减的变化特点，而且具有由南向北过渡的性质，这就为植被的生长和分布提供了东西差异，南北过渡的不同的地貌环境。

点分布,气象站,河南省,像元

的分辨率一致均为 250m，得到河南省每个像元的残差值，然后在通出每个像元的值，即为该像元气象数据的值。y a Ln g+b La t+c DEM d+ （2-2）中 y 为各气候要素的回归值，Lng、Lat、DEM 分别为气象站海拔，a、b、c、d 分别为自变量经度、纬度、海拔的系数与常数项南省及其周边站点分布不均匀以及东西部地形地貌的差异，，所以采用析方法比其他插值方法直接插值效果要好，在实际中能更好的反映影素的环境因子以及环境因子对气候要素的影响程度，同时加上地形因比较大，所以采用本方法能够更好的表现出气候的空间差异，能够取加接近实际值。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P237

【参考文献】