科尔沁沙地景观变化与区域NDVI的关系

发布时间：2019-07-26 20:56

【摘要】：近十多年来，在自然条件变化与人类活动的共同作用下，位于我国北方农牧交错区的科尔沁沙地景观发生了变化。景观变化是景观生态学研究的重要内容之一，可以直观展现一个区域景观动态变化及其对区域NDVI的影响。因此本文以科尔沁沙地奈曼旗为研究区，利用3S技术与结合景观生态学理论与方法，分析了科尔沁沙地景观变化与NDVI变化，并对景观变化与NDVI变化的驱动因素进行了分析，同时采用空间随机方法分析了景观变化与区域NDVI的关系，旨在为区域生态与环境改善及可持续发展提供理论依据。论文利用科尔沁沙地腹地奈曼旗2002年、2005年、2008年、2013年四期Landsat TM遥感影像，利用Erdas9.2对影像进行预处理后，在Arcgis9.3环境下，目视解译得到研究区景观类型数据。采用最大值合成法处理特定年份6-9月MODIS NDVI数据得到年NDVI值代表植被年NDVI，采用平均值法处理特定年份相应季节月份的MODIS NDVI数据，得到不同季节的平均NDVI数据。考虑到景观指数间存在一定的相关性，故在斑块水平与景观水平选取代表性的景观指数，并在Fragstats3.3环境下运行计算景观指数。采用景观动态度来反映一定时间尺度下某种景观类型的变化，同时利用GIS空间叠加的方法处理两期景观类型数据，得到2002-2005年、2005-2008年、2008-2013年不同景观类型的转移矩阵，反映不同景观类型间的变化。在景观变化驱动力分析中，从自然与社会经济角度分析了景观变化与NDVI变化的驱动因素，并随机选取7乡镇分析了景观变化与NDVI的关系。主要的结论如下： 1.2002-2013年间，在景观斑块尺度上，研究区景观主体未发生明显的变化，仍以农田、固定沙丘与林地为主。农田、固定沙丘、居民地与沟壑景观面积增加，其余景观类型面积减少。农田、湿地、居民地与沟壑破碎化程度增加，其余景观类型破碎化程度降低，石质裸山和未利用土地未变化。居民地、河漫滩、湿地景观的形状复杂不同程度增加，其余景观类型的形状趋于简单；农田景观在区域空间上分散分布程度增加，其余景观类型在景观中集中分布的趋势增加；固定沙丘、沟壑、林地与居民地的动态度为正值，其余景观类型动态度为负值，居民地景观动态度最大，中覆盖度草地动态度最小。在景观尺度上，研究区景观破碎化程度减轻，景观在空间上分散分布程度增加，景观的多样性降低。 2.2002-2013年间，在不同景观类型间的转化中，不同类型沙丘间相互转化，在转化过程中以流动沙丘面积减少，固定沙丘面积增加，半流动沙丘与半固定沙丘面积波动变化为总体特征；农田主要向林地、湿地、固定沙丘与居民地转化，水体、湿地、河流与沟壑主要向农田转化，草地主要向农田与林地转化。农田景观面积增加主要占用林地、固定沙丘与草地。 3.2002-2013年间，不同景观类型的NDVI变化上，在季节变化方面，不同景观类型的NDVI具有一致的变化规律，在春季差异小，在夏季差异大；在年际变化方面，林地、湿地、河漫滩、居民地、草甸、中覆盖度草地、沟壑景观的平均NDVI较高，其余景观类型的平均NDVI较低；农田景观的总NDVI最高，占研究区总NDVI的变化范围为48.22%-58.71%，石质裸山和未利用土地总NDVI最低，仅占研究区总NDVI的0.59%-0.83%。不同景观类型的总NDVI变化与其面积的变化基本一致，但是存在固定沙丘与农田景观的变化面积与其总NDVI变化不一致。 4.2000-2013年研究区气候呈现冷湿的特征，以及区域20世纪80年代实施积极的生态保护政策，对景观变化与NDVI变化产生了重要的影响；区域降水量、蒸发量与NDVI间的相关关系不显著，，平均气温与NDVI间的相关关系显著，研究区气候的特征有利于区域NDVI的提高。随机选取7个乡镇分析了主要景观类型农田与沙地景观变化与NDVI的关系，表明不同时期主要景观农田景观与流动沙地景观总NDVI与景观指数（斑块数量、形状指数、散布与并列指数）的关系在不同时期存在差异。农田在区域空间集中的分布也对农田总NDVI的增加产生积极的影响；流动沙丘斑块数量的增加，在区域空间集中分布与形状的复杂化对流动沙丘总NDVI产生积极的影响。
【图文】：

科尔沁沙地景观变化与区域NDVI的关系

科尔沁沙地景观变化与区域 NDVI 的关系第 2 章研究区概况.1 研究区位置奈曼旗地处我国北方农牧交错区，科尔沁沙地的南缘，隶属于为我国内蒙治区通辽市。研究区为地理位置介于东经 120°19′40″-121°31′44″、北2°14′10″-43°32′20″[74]。奈曼旗的东部为通辽市库伦旗，西部为赤峰市敖汉旗牛特旗，南部为辽宁省阜新市和北票市，北部为通辽市开鲁县，面积137.6km2。研究区位置如图 2.1 所示：

科尔沁沙地景观变化与区域NDVI的关系

图 3.1 研究区不同季节的平均 NDVI 分布（a-d: 2002 年春、夏、秋；e-j：2005 年春、夏、秋；i-j：2008 年春、夏、秋；m-p: 2013 年春、夏、秋）3.1.3 景观类型划分与遥感解译标志的确定景观类型划分是景观变化研究的前提，故本文根据研究需要及研究区的实际情况，将研究区的景观类型分为 15 类，分别为 1 水体、2 流动沙丘、3 半流动沙丘、4 半固定沙丘、5 固定沙丘、6 林地、7 农田、8 湿地、9 河漫滩、10 居民地、11 草甸、12 中覆盖度草地、13 丘间草地、14 石质裸山和未利用土地、15 沟壑。根据野外调查资料，同时结合遥感影像中地物的大小、形状、阴影、色调、纹理、位置等特点，建立解译标志（表 3.1）。表 3.1 景观类型的含义及解译标志编号名称含义解译标志1水体天然陆地水体或人工兴建的水利设施用地，主要包括河流、湖泊与坑塘等。蓝或黑色，并且常有数条支流，纹理均匀，轮廓清晰。2流动沙丘植被覆盖度<20%，沙丘为流动状态，为重度沙漠化。明亮的白色，其中很少有红色的斑点，并且有波状或蜂窝状的沙丘纹线。
【学位授予单位】：鲁东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P901

【参考文献】