不同数据源归一化植被指数在中国北方草原区的应用比较
发布时间：2021-02-17 13:02
中国北方草原区生产力在区域碳水循环、农牧业发展中举足轻重。归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）广泛应用于生产力的计算,然而目前来源众多的NDVI数据反映中国北方草原植被时空动态的一致性仍未可知。本研究利用2000—2015年3个来源NDVI数据集（MODIS NDVI、GIMMS NDVI和SPOT NDVI）并以国际上公认的数据准确性较高的MODIS NDVI为基准对比分析了中国北方草原区NDVI时空动态的一致性,并选取适宜的NDVI产品揭示研究区NDVI长期的时空格局。结果表明:整个中国北方草原区以及部分草原类型（高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠、温带荒漠草原）GIMMS NDVI和MODIS NDVI 2套数据集无论是数值范围,还是年际波动和变化趋势具有较高一致性（二者在高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠、温带荒漠草原的相关系数分别为0.60、0.47、0.51、0.74）,而SPOT NDVI数值远高于其他2个数据集,尤其是在青藏高原草原区,SPOT NDVI数值每年较另外两套数据集约偏高0.15,表明该区域使用SPOT...
【文章来源】：地球信息科学学报. 2020,22(09)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
中国北方草原区草原植被类型分布
由图2可以看到2000—2015年SPOT NDVI的数据集在整个中国北方草原区域绝对值偏大且波动较大，GIMMS NDVI绝对值略大于MODIS ND-VI。无论是数值范围还是年际波动变化，GIMMS NDVI和MODIS NDVI的一致性较高，相关系数r为0.61(p<0.05），其中GIMMS NDVI波动幅度较MODIS NDVI略小。SPOT NDVI则与GIMMS NDVI、MODIS NDVI数据集差异较大，其与GIMMS NDVI、MODIS NDVI的相关系数分别只有0.32(p=0.23）和0.54(p=0.06）。6种草原类型2000—2015年3种来源NDVI的年际波动比较结果表明（图3),GIMMS NDVI和MODIS NDVI无论是在数值范围还是年际波动和变化趋势上，在高寒草原区3种草原类型（高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠）具有较高一致性（相关系数r分别为0.60、0.47、0.51），其中两套数据集数值范围在高寒草原和高寒荒漠几乎一致，而高寒草原区SPOT NDVI数据集绝对值偏高，每年较另外2套数据集约偏高0.15，这可能是上述SPOT NDVI在整个中国北方草原区数值偏大的原因。温带草原区3种草原类型不同来源NDVI数据集的数值范围和年际变化趋势差异较高寒草原小（温带草原区GIMMS NDVI与MODIS NDVI数值差异在0.02～0.06之间；GIMMS NDVI与SPOT NDVI数值差为0.01～0.02;MODIS NDVI与SPOT NDVI数值差范围为0.01～0.06），其中温带典型草原和草甸草原区GIMMS NDVI和SPOT NDVI在年际波动以及变化趋势上具有较高的一致性（典型草原相关系数r=0.85，草甸草原相关系数r=0.60），二者均在数值范围上较MODIS NDVI略低，而在荒漠草原二者与MODIS NDVI相差不大。GIMMS NDVI和MO-DIS NDVI在中国北方草原区大部分区域年际波动及数值范围一致性较高，这一研究结果与Fensholt和Pround比较分析全球尺度GIMMS NDVI和MO-DIS NDVI 2套数据集的结果一致[30]。但Brown等[22]对全球8个地区不同NDVI数据集的对比分析结果表明，3套数据集的一致性总体较好，仅在巴西的Tapajos地区一致性较差。由于上述研究均是全球大尺度研究，更多的关注数据值差异较大的区域，对较小尺度如中国北方6个草原类型的关注较少，所以有跟本研究不一致的地方。本文研究发现，由于SPOT NDVI的数值范围在大部分区域远高于MODIS NDVI（尤其是青藏高原区），而整个中国北方草原区GIMMS NDVI和MODIS NDVI的时空动态一致性更高。这与杜家强等在青藏高原草原区及其亚区域、植被类型以及像元尺度GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据集一致性较强的对比结果较为一致[31]。因此，在青藏高原草原区使用SPOT NDVI数据集时应有所保留。
北方草原区植被NDVI总体上呈现增加趋势（R2=0.19,p<0.01），每年约增加0.0006,1986年中国北方草原区NDVI最低，为0.35,2012年达到0.41，为34年最大值（图5）。图5 1982—2015年北方草原区归一化植被指数年际变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原土地利用与覆被变化的时空特征[J]. 张镱锂,刘林山,王兆锋,摆万奇,丁明军,王秀红,阎建忠,许尔琪,吴雪,张炳华,刘琼欢,赵志龙,刘峰贵,郑度. 科学通报. 2019(27)
[2]1982～2013年青藏高原高寒草地覆盖变化及与气候之间的关系[J]. 陆晴,吴绍洪,赵东升. 地理科学. 2017(02)
[3]内蒙古温带草原典型草地生态系统生产力对水分在不同时间尺度上的响应[J]. 郭群,李胜功,胡中民,赵玮,王敏. 中国沙漠. 2015(03)
[4]中国草原区植被变化及其对气候变化的响应[J]. 神祥金,周道玮,李飞,张海艳. 地理科学. 2015(05)
[5]青藏高原不同时间尺度植被变化特征及其与气候因子的关系分析[J]. 王青霞,吕世华,鲍艳,马迪,李瑞青. 高原气象. 2014(02)
[6]青藏高原MODIS NDVI与GIMMS NDVI的对比[J]. 杜加强,舒俭民,王跃辉,李盈昌,张林波,郭杨. 应用生态学报. 2014(02)
本文编号：3038022
【文章来源】：地球信息科学学报. 2020,22(09)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
中国北方草原区草原植被类型分布
由图2可以看到2000—2015年SPOT NDVI的数据集在整个中国北方草原区域绝对值偏大且波动较大，GIMMS NDVI绝对值略大于MODIS ND-VI。无论是数值范围还是年际波动变化，GIMMS NDVI和MODIS NDVI的一致性较高，相关系数r为0.61(p<0.05），其中GIMMS NDVI波动幅度较MODIS NDVI略小。SPOT NDVI则与GIMMS NDVI、MODIS NDVI数据集差异较大，其与GIMMS NDVI、MODIS NDVI的相关系数分别只有0.32(p=0.23）和0.54(p=0.06）。6种草原类型2000—2015年3种来源NDVI的年际波动比较结果表明（图3),GIMMS NDVI和MODIS NDVI无论是在数值范围还是年际波动和变化趋势上，在高寒草原区3种草原类型（高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠）具有较高一致性（相关系数r分别为0.60、0.47、0.51），其中两套数据集数值范围在高寒草原和高寒荒漠几乎一致，而高寒草原区SPOT NDVI数据集绝对值偏高，每年较另外2套数据集约偏高0.15，这可能是上述SPOT NDVI在整个中国北方草原区数值偏大的原因。温带草原区3种草原类型不同来源NDVI数据集的数值范围和年际变化趋势差异较高寒草原小（温带草原区GIMMS NDVI与MODIS NDVI数值差异在0.02～0.06之间；GIMMS NDVI与SPOT NDVI数值差为0.01～0.02;MODIS NDVI与SPOT NDVI数值差范围为0.01～0.06），其中温带典型草原和草甸草原区GIMMS NDVI和SPOT NDVI在年际波动以及变化趋势上具有较高的一致性（典型草原相关系数r=0.85，草甸草原相关系数r=0.60），二者均在数值范围上较MODIS NDVI略低，而在荒漠草原二者与MODIS NDVI相差不大。GIMMS NDVI和MO-DIS NDVI在中国北方草原区大部分区域年际波动及数值范围一致性较高，这一研究结果与Fensholt和Pround比较分析全球尺度GIMMS NDVI和MO-DIS NDVI 2套数据集的结果一致[30]。但Brown等[22]对全球8个地区不同NDVI数据集的对比分析结果表明，3套数据集的一致性总体较好，仅在巴西的Tapajos地区一致性较差。由于上述研究均是全球大尺度研究，更多的关注数据值差异较大的区域，对较小尺度如中国北方6个草原类型的关注较少，所以有跟本研究不一致的地方。本文研究发现，由于SPOT NDVI的数值范围在大部分区域远高于MODIS NDVI（尤其是青藏高原区），而整个中国北方草原区GIMMS NDVI和MODIS NDVI的时空动态一致性更高。这与杜家强等在青藏高原草原区及其亚区域、植被类型以及像元尺度GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据集一致性较强的对比结果较为一致[31]。因此，在青藏高原草原区使用SPOT NDVI数据集时应有所保留。
北方草原区植被NDVI总体上呈现增加趋势（R2=0.19,p<0.01），每年约增加0.0006,1986年中国北方草原区NDVI最低，为0.35,2012年达到0.41，为34年最大值（图5）。图5 1982—2015年北方草原区归一化植被指数年际变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原土地利用与覆被变化的时空特征[J]. 张镱锂,刘林山,王兆锋,摆万奇,丁明军,王秀红,阎建忠,许尔琪,吴雪,张炳华,刘琼欢,赵志龙,刘峰贵,郑度. 科学通报. 2019(27)
[2]1982～2013年青藏高原高寒草地覆盖变化及与气候之间的关系[J]. 陆晴,吴绍洪,赵东升. 地理科学. 2017(02)
[3]内蒙古温带草原典型草地生态系统生产力对水分在不同时间尺度上的响应[J]. 郭群,李胜功,胡中民,赵玮,王敏. 中国沙漠. 2015(03)
[4]中国草原区植被变化及其对气候变化的响应[J]. 神祥金,周道玮,李飞,张海艳. 地理科学. 2015(05)
[5]青藏高原不同时间尺度植被变化特征及其与气候因子的关系分析[J]. 王青霞,吕世华,鲍艳,马迪,李瑞青. 高原气象. 2014(02)
[6]青藏高原MODIS NDVI与GIMMS NDVI的对比[J]. 杜加强,舒俭民,王跃辉,李盈昌,张林波,郭杨. 应用生态学报. 2014(02)
本文编号：3038022
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