河北坝上地区植被覆盖变化遥感时空分析

引用本文

孙雷刚, 刘剑锋, 徐全洪. 河北坝上地区植被覆盖变化遥感时空分析[J]. 国土资源遥感, 2014,26(1): 167-172
SUN Leigang, LIU Jianfeng, XU Quanhong. Remote Sensing based temporal and spatial analysis of vegetation cover changes in Bashang Area of Hebei Province[J]. REMOTE SENSING FOR LAND & RESOURCES,2014,26(1): 167-172 复制到剪切板

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《国土资源遥感》编辑部

河北坝上地区植被覆盖变化遥感时空分析

孙雷刚, 刘剑锋, 徐全洪

河北省科学院地理科学研究所,石家庄 050011

第一作者简介: 孙雷刚(1984-),男,硕士,助理研究员,主要从事3S技术及应用研究。Email:sunleigang3s@163.com。

收稿日期: 2013-03-14

基金: 河北省科学院青年基金项目(编号: 12137)和河北省科学院4个对接项目(编号: 13130)共同资助

摘要

基于MODIS数据,采用基于像元尺度的趋势分析和稳定性分析方法,深入分析了河北坝上地区近13 a的植被变化特征。研究表明: 空间分布上,坝上全区地表植被覆盖从西向东依次渐好,各分区域的季节变化特征具有明显的差异性; 时间上,近13 a以来坝上大部分地区植被覆盖有改善的趋势,其中得到改善的区域占坝上总面积的51.35%,基本不变的区域占25.68%; 同时,因坝上地区生态环境比较脆弱,植被生长易受自然和人为因素的干扰,植被覆盖在时间序列上的稳定性较差,坝上全区每年的NDVI最大值合成数据的变异系数 Cv平均值达到14.85%, Cv<10%的区域仅占坝上总面积的15.3%。

关键词: 遥感; 植被覆盖; 趋势分析; 动态变化; 河北坝上地区

中图分类号:TP79 文献标志码:A 文章编号:1001-070X(2014)01-0167-06 doi: 10.6046/gtzyyg.2014.01.28

Remote Sensing based temporal and spatial analysis of vegetation cover changes in Bashang Area of Hebei Province

SUN Leigang, LIU Jianfeng, XU Quanhong

Institute of Geographical Sciences, Hebei Academy of Sciences, Shijiazhuang 050011, China

Abstract

Using trend analysis and stability analysis methods, the authors studied the dynamic change characteristics of surface vegetation cover in the past 13 years in Bashang Area of Hebei Province based on MODIS data. Some conclusions have been reached: In spatial distribution, the surface vegetation cover of Bashang area became better gradually from west to east and there existed remarkable differences in the seasonal variation features of sub-regions. In time, there was an improving trend in most parts of Bashang Area in the past 13 years, with the improved area accounting for 51.35% of the total area and the basically unchanged area accounting for 25.68%. However, the vegetation growth was easily affected by natural factors and human activities, and its ecological environment was relatively fragile, so the vegetation cover was unstable in the time series, the mean value of M_NDVI coefficient of variance ( Cv) was 14.85%, and the proportion of the area with Cv<10% was 15.3%.

Keyword: remote sensing; vegetation cover; trend analysis; dynamic change; Bashang Area of Hebei Province

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0 引言

植被作为连结土壤、大气和水分的自然纽带, 对区域生态环境状况具有一定的指示作用。获取地表植被覆盖及其变化信息, 对揭示地表空间变化规律、分析评价区域生态系统及环境变化具有重要意义^[1]。而植被指数能够敏感地反映植被生长状况、生物物理和生物化学特征变化, 其中归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)是目前应用最多的指数, 植物的绿色越浓, 植物叶绿素吸收红光和叶状海绵体反射近红外线的能力就越强, NDVI值也就越大, 因此NDVI的大小能在一定程度上代表植被覆盖度的大小。研究表明, NDVI与植被覆盖度、生物量及净初级生产力密切相关, 已被广泛应用于植被分类、作物估产等领域^{[2, 3]}。

河北坝上地区地处我国典型的农牧交错区, 近年来, 虽有不少学者借用遥感手段在该区域做了大量研究^{[4, 5, 6, 7]}, 但在植被遥感方面的研究还未深入, 更是缺少基于时间序列的植被特征分析。因此, 本文选用MODIS的NDVI数据集, 逐像元计算一元线性回归模型和变异系数, 分析坝上地区地表植被覆盖的时空变化特征, 为该区生态环境保护提供参考。

1 研究区概况及数据源

1.1 研究区概况

河北坝上是河北北部高原区的通称, 包括张家口市的沽源、张北、康保三县全部和尚义以及承德市丰宁、围场三县部分地区, 位于E114° 35'~116° 45', N41° 00'~42° 20', 海拔多在1 350~1 600 m之间, 总面积18 202 km²。坝上地区位于内蒙古高原-燕山山地-华北平原的过渡带, 是季风气候与大陆气候、干旱与半干旱地区、农区与牧区的过渡带, 也是内陆流域与外流域的交接带^[8]。这种特有的自然地理环境, 形成了景观生态和系统层次结构简单、食物链短、抗干扰能力和自我修复能力差的脆弱生态环境系统, 成为了中国北方生态脆弱地带中最为脆弱或敏感的地段^[9]。该区域气候干旱寒冷, 大风、霜冻、冰雹等自然灾害严重, 年均气温-0.3~3.5℃, 最冷月平均气温-18.6℃, 最热月17.6℃, 无霜期80~110 d, 年降水量400 mm左右, 降水变率大, 且冬季、春季干旱, 大部分降水集中在6— 9月, 年蒸发量1 735.7 mm, 干燥度3~4。本区域地带性植被为草原, 分为草甸草原和干草原2个植物亚系, 种植作物以耐干旱的莜面、春小麦、马铃薯及胡麻等为主。为了更好地认识研究区内植被及其时空变化差异, 将整个研究区按行政界线分为康保、尚义、张北、沽源、丰宁和围场6个分区。

1.2 数据来源和预处理

本文所用遥感数据来源于美国LPDAAC(land process distributed active archive center)的MODIS植被指数产品MOD13Q1数据集中16 d最大值合成的NDVI数据集^[10], 其为L3级标准数据产品, 空间分辨率250 m, 本文选取2000年3月— 2012年11月的293期数据。

利用MODLAND提供的MRT工具分别对每一期NDVI数据进行子集提取、数据格式转换、投影转换等前期处理, 以便获取质量可靠的NDVI数据集; 然后利用河北坝上边界线矢量数据对处理后的数据集进行裁剪操作, 得到本研究区时间序列的NDVI数据集; 进而分别对2000— 2012年每年23期影像对应的时间序列数据求均值, 得到23期的NDVI均值数据集, 代表本研究区13 a平均的植被生长季节过程。对时间序列求均值法既避免了缺少2000年第1, 17, 33期和2012年第321, 337, 353期数据从而受到的影响, 又避免了某些极端值的影响。结合本研究区气候特征和植被生长的节律性, 本文选取每年4月底— 10月初连续11个时相的NDVI数据, 利用最大值合成法计算得到每年的NDVI最大值合成数据, 代表本年植被生长最好的状况。

2 研究方法

2.1 趋势分析法

采用一元线性回归方程的斜率来分析每个栅格NDVI的年际变化趋势。植被的绿度变化率(greenness rate of change, GRC)被定义为某时间段内的季节合成归一化植被指数年际变化的一元线性回归方程的斜率^{[11, 12]}, 即

$slope = \begin{matrix} \frac{n \overset{n}{\sum_{j = 1}} (j \cdot NDVI_{\max}^{j}) - \overset{n}{\sum_{j = 1}} j \overset{n}{\sum_{j = 1}} NDVI_{\max}^{j}}{n \overset{n}{\sum_{j = 1}} j^{2} - {(\overset{n}{\sum_{j = 1}} j)}^{2}} \end{matrix}$ , (1)

式中: j为年序号(j=1, 2, …, 13); n为年数, 本文n=13; NDVI_max为年内NDVI最大值; NDV $\begin{matrix} {I^{j}}_{\max} \end{matrix}$ 为第j年NDVI_max, 其变化趋势图反映了在近13 a的时间序列中, 坝上地区NDVI_max的变化趋势, 某像点的趋势线是这个像元13 a的NDVI_max值用一元线性回归模拟出来的一个总变化趋势; slope为这条趋势线的斜率, 这个趋势线并不是简单的第1年和最后1年的连线, slope> 0说明此像元NDVI_max在13 a间的变化趋势是增加的, 反之则为减少。

2.2 稳定性分析法

逐像元计算2000— 2012年NDVI的变异系数, 用其评估时间序列上的稳定性, 公式为

Cv=σ / $\begin{matrix} \bar{x} \end{matrix}$ , (2)

式中: Cv为变异系数; σ 为标准差; $\begin{matrix} \bar{x} \end{matrix}$ 为平均值。Cv值越大, 表明数据分布越离散, 时间序列数据波动较大; 反之则表明数据分布较紧凑, 时间序列数据较稳定。

3 结果与分析

3.1 坝上植被的空间分布特征

图1为研究区13 a生长季NDVI平均值得到的植被覆盖空间分布状况。

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	图1 近13 a坝上植被生长季平均NDVIFig.1 Average NDVI of vegetation grow season in Bashang for the past 13 years

通过对研究区水热状况和地形地貌特征的分析, 可以看出研究区植被空间分布格局与水热分布及地形地貌类型有密切关系, 并具有明显的地域性差异。整个坝上地区, 从东向西, 年降雨量依次递减, 坝东和坝中地区水热条件较坝西地区好, 植被覆盖状况强于西部地区; 坝缘山地植被覆盖较好, 尤以沽源和丰宁明显, 其南部沿坝为垄状山脉, 以林地和草地为主; 康保地区地势由东北向西南缓缓倾斜, 北部低山丘陵区, 东部缓坡丘陵区, 南部广大地区为波状平原, 平原区地势平坦, 岗梁、平滩和盆地相间分布, 平原区的植被覆盖明显好于丘陵区; 尚义坝上高原区为河北坝上最西部, 滩、洼、岗、丘交错分布, 植被覆盖较差。

3.2 坝上植被指数的季节变化分析

计算研究区全年23期(每16 d合成1期)对应的多年平均植被指数, 如图2所示。可以看出, 1 a内植被指数变化过程呈单峰曲线, 这表明整个研究区植被具有明显的以年为周期的季节变化特征。

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	图2 近13 a平均NDVI年变化曲线Fig.2 Change curves of NDVI average for the past 13 years

从整个研究区来看, 植被指数从4月底(对应第8期)开始逐渐升高, 至8月初达到顶峰, 之后开始下降, 直到9月底或10月初(对应第18期)霜期开始又回落。全区植被平均生长季4月底— 10月初, 植被指数年变幅为0.08~0.38, 表明研究区植被覆盖季节差异较大, 覆盖度不高。同时, 通过对比分析不同分区的植被指数变化曲线, 无论是植被覆盖度, 还是植被生长季变化速率, 不同分区的季节变化特征存在明显差异: 坝上围场植被指数从4月底开始迅速上升, 7月中旬(对应第13期)达到峰值0.47, 是坝上几个地区最高的, 也是最早达到峰值的地区; 而尚义地区植被从4月底开始缓慢生长, 8月初达到峰值, 之后缓慢下降至10月初生长季结束, 峰值仅为0.31, 是坝上全区最低的地区, 也是全区植被指数变幅和变率最小的地区; 丰宁地区植被从4月初开始迅速生长, 6月中旬开始变缓, 至8月初达到峰值, 之后植被指数迅速下降, 到10月初生长季结束; 张北和沽源2个地区植被从4月初开始缓慢生长, 6月中旬生长加速, 直到8月初达到峰值, 之后迅速下降至10月初生长季结束, 表现出很明显的季节性作物生长特征; 沽源地区植被则从4月初开始缓慢生长, 7月初才开始迅速生长, 至8月初到达峰值, 之后迅速下降至10月初生长季结束。从图2中也可明显看出, 研究区在生长季峰值到达之前不同地区植被生长差异较大, 而在峰值之后, 大部分地区植被都会迅速下降至10月初生长季结束, 这和坝上高原地处高寒区, 受季风气候影响有很大关系。

3.3 坝上植被指数的年际变化分析

图3为近13 a坝上平均NDVI变化曲线。

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	图3 近13 a平均NDVI动态变化曲线Fig.3 Dynamic curves of NDVI average for the past 13 years

可以看出, 2000— 2012年坝上全区平均植被指数在0.34~0.48间波动, 分3个变化期。第一阶段, 植被缓慢增长期, 2000— 2006年植被指数缓慢增长; 第二阶段, 植被迅速衰退期, 2006— 2009年植被指数迅速下降; 第三阶段, 植被迅速恢复期, 从2009年至今, 植被指数持续增长。寒冷、多风、干旱是研究区最明显的气候特征, 近13 a间, 2007年遭遇40 a以来的罕见旱情, 2009年50 a未遇特大干旱, 而在2006— 2009年正是植被迅速下降期, 这在一定程度上表明坝上植被生长和气候变化有很大关系。

6个分区的多年植被指数也经历植被缓慢增长期、迅速衰退期和迅速恢复期等3个变化期, 但是各分区又存在明显的空间差异性特征, 植被覆盖状况从好到差依次为: 围场、丰宁、沽源、张北、康保及尚义; 相对于坝上其他地区, 13 a间尚义地区植被指数一直处于最低水平, 波动范围在0.24~0.43之间, 波动较大, 而围场地区则一直处于最高水平, 波动范围在0.44~0.56之间, 波动幅度较小。

3.4 坝上植被指数变化的趋势性分析

图4和表1为近13 a研究区每年的NDVI最大值合成数据M_NDVI的变化趋势。

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	图4 近13 a的M_NDVI变化趋势Fig.4 Trend of M_NDVI change for the past 13 years

表1 近13 a的M_NDVI变化趋势结果统计 Tab.1 Statistical result of trend of M_NDVIchange for the past 13 years

结果表明: 坝上中部地区植被覆盖得到较好的改善, 坝东和坝西地区植被有退化的趋势; 从整体上看, 植被覆盖状况得到改善的地区比植被退化的地区面积要大, 约9 345.2 km²植被覆盖得到改善, 占研究区总面积的51.35%, 退化地区的面积4 181.3 km², 占22.97%, 植被覆盖基本不变的面积4 675.1 km², 占25.68%, 这也说明了近13 a坝上大部分地区植被覆盖有改善的趋势; 植被得到改善的区域主要分布在沽源、丰宁、康保东南部以及张北东部地区, 而在围场、康保西北部、张北西部及尚义东部等地区植被覆盖有退化的趋势, 尤其是康保北部地区植被退化较为严重。

为了进一步分析各分区植被覆盖变化趋势的分布特征, 对各分区M_NDVI结果进行了统计(表2)。

表2 各区M_NDVI变化面积占本区总面积的比例 Tab.2 Percentage of M_NDVI change area in total area (%)

统计结果表明: 在植被覆盖改善较好的沽源和丰宁2区, 改善的区域面积分别占其总面积的76.15%和72.09%, 明显高于其他各区; 张北和尚义2区交接区域植被覆盖退化明显, 分别占其总面积的20.57%和31.86%, 而2地区其他大部分植被覆盖则也得到不同程度的改善, 改善区域面积分别占其总面积的51.09%和42.59%, 植被覆盖有向好发展的趋势; 坝上6个分区中植被覆盖最好的围场, 其M_NDVI变化趋势统计并不乐观, 植被退化、改善和基本不变的区域面积大约各占总面积1/3; 另外, 在原本植被覆盖就较差的康保地区, 虽然部分区域植被情况有所好转, 但是在更大范围上植被呈不断恶化的状况, 植被退化区域占总面积的41.34%。

研究区位于我国北方农牧交错带中段, 土地利用/覆盖以林地、草地和耕地为主, 因此本文在对整个研究区及其分区的M_NDVI变化趋势统计分析基础上, 又对林地、草地和耕地3种主要植被类型的M_NDVI变化趋势分别进行了统计, 其结果如表3所示。

表3 近13 a M_NDVI变化趋势统计 Tab.3 Statistical of M_NDVI change trend for the past 13 years

从表3看出: 林地、草地和耕地改善面积分别占总面积的52.21%, 48.23%和54.10%, 其比例结构和研究区M_NDVI变化趋势结构基本相当, 大部分植被有改善的趋势, 这一定程度上也表明研究区各植被类型的M_NDVI变化趋势差异不大, 而M_NDVI变化趋势的空间差异性较大; 另外, 3种植被类型中, 耕地的改善面积占其总面积的54.10%, 说明研究区“ 退耕还林还草” 生态建设工程取得了良好的效果。

3.5 坝上植被指数变化的稳定性分析

图5和表4为坝上近13 a逐像元计算的M_NDVI变异系数, 变异系数越大, 代表该像元时间序列数据分布较离散、波动大、不太稳定; 反之亦然。

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	图5 近13 a坝上地区M_NDVI的变异系数CvFig.5 Cv of M_NDVI in Bashang for the past 13 years

表4 各地类M_NDVI变异系数占总面积的比例 Tab.4 Percentage of land type M_NDVICv in total area (%)

结果显示: 近13 a的Cv< 5%的区域占研究区总面积的0.52%, Cv< 10%的区域仅占15.3%; 整个研究区平均Cv为14.85%, 这表明研究区植被覆盖在时间序列上稳定性较差, 易受人类活动和气候因素的干扰; 林地、草地和耕地3种植被类型近13 a的Cv< 10%的面积分别占其总面积的37.89%, 14.49%和6.36%, 林地的稳定性较其他2类植被类型为好, 耕地的稳定性最差, 其植被覆盖波动较大; 林地近13 a的Cv< 15%的面积达到74.02%, 平均Cv为12.08%, 而耕地和草地的平均Cv分别为16.03%和15.2%, 表明3种植被类型的Cv具有明显的差异性, 其原因主要为林地大多分布在坝前山区, 受人类活动影响少, Cv较小, 而处于农牧交错区的耕地和草地则受人类活动影响较大, Cv相对较大。

4 讨论

影响植被生长变化的因素分为自然因素和人为因素。研究表明, 干旱与半干旱气候区的生态环境比较脆弱, 区域植被覆盖变化是气候变化和人类活动长期共同作用的结果, 尤其对降水和人为生态工程建设的反映较为敏感^{[13, 14]}。研究区处于我国北方生态环境脆弱带, 依据对各分区气象资料的统计, 2000— 2011年间尚义地区年均降雨量为330 mm, 康保289 mm, 张北368 mm, 丰宁420 mm, 围场425 mm, 可知研究区内年均降雨量从坝西到坝东依次递增, 而植被覆盖(NDVI)也表现出从坝西到坝东依次递增的空间分布特征; 同时, 研究区在2007年及2009年间遭遇了严重的旱灾, 农业减产, 植被覆盖迅速下降。13 a间研究区的平均NDVI表现出明显的3个变化期: 2000— 2006年为植被缓慢增长期、2007— 2009年为植被迅速衰退期、2009年至今则为植被迅速恢复期。这在一定程度表明研究区植被生长和本地区降水条件有很大的关系。进入21世纪, 围绕“ 沿边、沿坝、坝上林网、潮河流域、滦河流域、窗口地带” 六大工程体系布局, 国家实施了京津风沙源治理、“ 一退双还” 、千松坝造林、坝上生态农业开发和日援造林、德援造林等一批重点生态工程, 进行了大量的生态建设投资。而本文的统计结果也显示, 研究区NDVI从2000— 2012年期间大部分地区有改善的趋势, 表明人为因素是研究区植被变化的主要影响因素之一; 另外, 前文对区内林地、耕地和草地变化稳定性的分析也说明植被动态变化与人类活动有着密切关系。

5 结论

1)研究区地表植被覆盖的空间分布格局表现出从坝西到坝东植被NDVI依次递增的特点, 其中以林地和草地为主的坝缘山地植被覆盖状况最好。

2)通过分析研究区近13 a平均植被指数的年内变化, 可以看出植被具有明显的以年为周期的季节变化特征, 平均生长季从4月下旬— 10月上旬, 植被指数年变幅为0.08~0.38, 且各分区植被季节变化特征存在明显的差异性。

3)因受自然灾害影响, 从近13 a研究区平均NDVI动态变化曲线可以明显看出: 坝上全区及6个分区大体上都经历了植被缓慢增长期、迅速衰退期和迅速恢复期3个变化期; 而且表明坝上脆弱生态环境对降水的响应尤为明显。

4)从近13 a研究区NDVI的趋势变化分析结果可以看出: 2000年以来生态工程建设取得了良好的效果, 大部分地区植被覆盖有改善的趋势, 其中改善区域占研究区总面积的51.35%, 植被覆盖基本不变的区域占25.68%, 退化区域仅占22.97%; 在空间分布上, 植被得到改善的区域主要分布在中部地区, 包括沽源、丰宁、康保东南部及张北东部地区, 而坝东和坝西部分地区地表植被有退化的趋势。

5)通过逐像元计算近13 a研究区M_NDVI变异系数, 全区平均Cv为14.85%, Cv< 5%的区域占总面积的0.52%, Cv< 10%的区域占15.3%, 地表植被在时间序列上表现很不稳定, 这也表明研究区生态环境十分脆弱, 易受人类活动和气候因素的影响。

6)地表植被覆盖变化是一个复杂的过程, 是人类活动和气候因素共同作用的结果。本文仅对研究区植被的空间分布及近13 a的变化特征进行了分析, 以期为研究区植被保护和生态环境建设提供科学依据, 而定量分析其植被变化的驱动机制、分离人类活动和气候因素对植被变化的贡献仍需进一步研究。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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[1]	陈云浩, 李晓兵, 史培军, 等. 北京海淀区植被覆盖的遥感动态研究[J]. 植物生态学报, 2001, 25(5): 588-593. Chen Y H, Li X B, Shi P J, et al. Estimating vegetation coverage change using remote sensing data in Haidian District, Beijing[J]. Journal of Plant Ecology, 2001, 25(5): 588-593. [本文引用:1] [JCR: 1.355]
[2]	李霞, 李晓兵, 陈云浩. 中国北方草原植被对气象因子的时滞响应[J]. 植物生态学报, 2007, 31(6): 1054-1062. Li X, Li X B, Chen Y H. Temporal responses of vegetation to climate variables in temperate steppe of Northern China[J]. Journal of Plant Ecology, 2007, 31(6): 1054-1062. [本文引用:1] [JCR: 1.355]
[3]	韩佶兴, 王宗明, 毛德华, 等. 1982—2010年松花江流域植被动态变化及其与气候因子的相关分析[J]. 中国农业气象, 2011, 32(3): 430-436. Han J X, Wang Z M, Mao D H, et al. Dynamic change of vegetation coverage in the Songhua River basin and its correlation analysis with climatic factor from 1982 to 2010[J]. Chinese Journal of Agrometeorology, 2011, 32(3): 430-436. [本文引用:1] [CJCR: 1.474]
[4]	周小成, 武法东, 田明中, 等. 基于RS和GIS技术的坝上地区土地利用/覆盖动态监测[J]. 水土保持研究, 2004, 11(3): 17-20. Zhou X C, Wu F D, Tian M Z, et al. Study on dynamic monitoring land use/cover change in Bashang Area based on RS and GIS technique[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2004, 11(3): 17-20. [本文引用:1] [CJCR: 0.66]
[5]	徐东瑞, 马礼. 坝上生态农业工程生态效益监测与评价研究[J]. 华北农学报, 2003, 18(2): 114-117. Xu D R, Ma L. Research on ecological effect of Bashang eco-agriculture project in evaluation and the monitoring[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2003, 18(2): 114-117. [本文引用:1] [CJCR: 0.951]
[6]	罗旭, 马礼. 北方农牧交错带景观格局分形特征分析——以河北省坝上沽源县为例[J]. 首都师范大学学报: 自然科学版, 2011, 32(2): 61-66. Luo X, Ma L. Analysis of land scape change in the farming-pastoral zone: The case of guyuan county, Bashang Area of Hebei Province[J]. Journal of Capital Normal University: Natural Science Edition, 2011, 32(2): 61-66. [本文引用:1] [CJCR: 0.3974]
[7]	李智佩, 岳乐平, 薛祥煦, 等. 坝上及邻区荒漠化土地地质特征与荒漠化防治[J]. 西北大学学报: 自然科学版, 2007, 37(3): 436-442. Li Z P, Yue L P, Xue X X, et al. Geologic characteristics of different type land desertification in Bashang Plateau and its adjacent areas[J]. Journal of Northwest University: Natural Science Edition, 2007, 37(3): 436-442. [本文引用:1] [CJCR: 0.545]
[8]	孙武. 波动性生态脆弱带的特征[J]. 中国沙漠, 1997, 17(2): 199-203. Sun W. The nature of the fluctuating ecotone[J]. Journal of Desert Research, 1997, 17(2): 199-203. [本文引用:1] [CJCR: 2.099]
[9]	孙建中, 杨明华, 盛学斌, 等. 河北坝上地区脆弱生态环境特征[J]. 中国沙漠, 1994, 14(4): 37-46. Sun J Z, Yang M H, Sheng X B, et al. Fragile eco-environment characteristics in Bashang Region, Hebei Province[J]. Journal of Desert Research, 1994, 14(4): 37-46. [本文引用:1] [CJCR: 2.099]
[10]	Hute A, Justice C, Van Leewen W. MODIS vegetation index(MODIS13)algorithm theoretical basis document[M]. New York: NASA Press, 2001: 101-104. [本文引用:1]
[11]	Stow D, Daeschner S, Hope A, et al. Variability of the seasonally integrated normalized difference vegetation index across the north slope of Alaska in the 1990s[J]. International Journal of Remote Sensing, 2003, 24(5): 1111-1117. [本文引用:1]
[12]	Stow D A, Hope A, McGuire D. Remote sensing of vegetation and land -cover change in Arctic Tundra ecosystems[J]. Remote Sensing of Environment, 2004, 89(3): 281-308. [本文引用:1] [JCR: 5.103]
[13]	信忠保, 许炯心, 郑伟. 气候变化和人类活动对黄土高原植被覆盖变化的影响[J]. 中国科学D辑: 地球科学, 2007, 37(11): 1504-1514. Xin Z B, Xu J X, Zheng W. The effects of climate change and human activities on vegetation cover change in Loess Plateau[J]. Science in China: Series D, Earth Sciences, 2007, 37(11): 1504-1514. [本文引用:1]
[14]	孙艳玲, 郭鹏, 延晓冬, 等. 内蒙古植被覆盖变化及其与气候、人类活动的关系[J]. 自然资源学报, 2010, 25(3): 407-414. Sun Y L, Guo P, Yan X D, et al. Dynamics of vegetation cover and its relationship with climate change and human activities in Inner Mongolia[J]. Journal of Natural Resources, 2010, 25(3): 407-414. [本文引用:1] [CJCR: 2.407]

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1.355

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陈云浩, 李晓兵, 史培军, 等. 北京海淀区植被覆盖的遥感动态研究[J]. 植物生态学报, 2001, 25(5): 588-593.

Chen Y

, Li X

, Shi P

, et al. Estimating vegetation coverage change using remote sensing data in Haidian District, Beijing[J]. Journal of Plant Ecology, 2001, 25(5): 588-593.

Vegetation coverage, the ratio of vegetation occupying a unit area, is a very important parameter in the development of climate and ecological models. On-ground fieldwork surveys of vegetation coverage are time consuming and expensive and produce low-precision results. Estimation of vegetation coverage from remote sensing data may be a more efficient approach. This study explores the potential of deriving vegetation coverage from normalized difference vegetation index (NDVI) using remotely sensed data. As each pixel of a TM image represents a mosaic of structures on the ground, sub-pixel models for vegetation coverage estimation are proposed. The utility of different sub-pixel models for vegetation coverage estimation based on land cover classification is also described. The accuracy of vegetation fraction estimation using this model is high. Vegetation coverage of Haidian district in 1975, 1991 and 1997 were modelled using this method in Beijing. The spatio-temporal patterns of change in vegetation coverage and its driving processes during this period are also discussed in this paper.

植被覆盖度fg人(植被的垂直投影面积与单位面积之比)是一个十分重要的生态气候参数。为了有效地从遥感资料中提取植被覆盖度，发展了一套计算区域植被覆盖度的亚象元分解模型法。运用该方法对北京市海淀区1975、1991和1997年的植被覆盖度进行了计算，并在此基础上，求得研究区不同植被覆盖等级的变化转移矩阵，分析了海淀区22年来植被覆盖等级变化的空间过程和变化趋势。

... 获取地表植被覆盖及其变化信息,对揭示地表空间变化规律、分析评价区域生态系统及环境变化具有重要意义^[1] ...

2007

1.355

0.0

李霞, 李晓兵, 陈云浩. 中国北方草原植被对气象因子的时滞响应[J]. 植物生态学报, 2007, 31(6): 1054-1062.

, Li X

, Chen Y

Temporal responses of vegetation to climate variables in temperate steppe of Northern China[J]. Journal of Plant Ecology, 2007, 31(6): 1054-1062.

Aims Vegetation has strong temporal response to climate variables in some regions. The normalized differential vegetation index ( NDVI ) is generally recognized as a good indicator of terrestrial vegetation, so it can be used to analyze temporal responses of vegetation to climate variables. This study addresses two key questions: a) How quickly and over what time period does NDVI respond to different patterns of climate variables? b) How does NDVI respond to weather variation for different temperate steppe types of northern China?  Methods We calculated 1) linear correlations between monthly climate variables and NDVI for 1983-1997, 2) NDVI -precipitation correlation coefficients, with precipitation in four different time periods (1-4 months) and four different time lags (0-3 month lags) to evaluate the time period over which precipitation most strongly influences on NDVI and 3) NDVI -temperature correlation coefficients for the current and previous month. Important findings The correlation coefficients between NDVI and concurrent climate variables were all significant in three temperate steppe types. There is astrong relationship between precipitation and NDVI in temperate steppe of northern China. Correlation coefficients between NDVI and precipitation are high for specific combinations of time duration and lag. In terms of time lag, NDVI was most strongly related to the previous month, although differences existed among different steppe types. In terms of time duration, NDVI was most strongly related to the sum of precipitation over three months than one, two or four month periods. Precipitation from February back to November of the previous year was positively correlated with NDVI early in the growing season in meadow steppe, and there was a strong correlation between NDVI and recipitation for the preceding 1-2 months in the mid and late growing season in desert steppe and typical steppe. Temperature was moderately correlated with NDVI during the growing season, but differences existed among steppe types. For typical steppe and meadow steppe, temperature was positively correlated with NDVI early in the growing season. For desert steppe, NDVI was moderately related with temperature early in the growingseason and negatively correlated with temperature in the mid growing season.

利用1982～1997年的气温、降水和1983～1997年生长季的NOAA/AVHRR的归一化植被指数(Normalized differential vegetation index, NDVI )遥感数据，分析了中国北方温带草原植被生长对气象因子的时滞响应。根据4个时间尺度（1～4个月）和4个时滞期（前0～3个月）将降水数据进行16种组合方式，计算了植被的 NDVI 与同期及前期（前1～6个月）降水之间的相关系数。同时，计算了植被的 NDVI 与同期和前一个月气温之间的相关系数。结果表明：1）中国北方温带草原植被的 NDVI 与同期降水和气温的显著相关。2）植被的 NDVI 对前一个月降水的时滞响应最强烈，植被的 NDVI 与当月降水和前两个月降水的累积量相关性最强。3）在生长季的起始阶段，去冬、今春的降水总量对草甸草原植被的生长有重要的作用。在生长季的中期和后期，当月和前一、二个月的降水对典型草原和荒漠草原的植被有显著影响。4）在草甸草原、典型草原区，生长季早期的气温均对植被生长的影响较为显著。在荒漠草原区，气温不仅在生长季初期与植被的 NDVI 呈现正相关，而且在生长季的中后期，气温与植被的 NDVI 呈现负相关性。

... 研究表明,NDVI与植被覆盖度、生物量及净初级生产力密切相关,已被广泛应用于植被分类、作物估产等领域^[2,3] ...

2011

0.0

1.474

... 研究表明,NDVI与植被覆盖度、生物量及净初级生产力密切相关,已被广泛应用于植被分类、作物估产等领域^[2,3] ...

2004

0.0

0.66

周小成, 武法东, 田明中, 等. 基于RS和GIS技术的坝上地区土地利用/覆盖动态监测[J]. 水土保持研究, 2004, 11(3): 17-20.

Zhou X

, Wu F

, Tian M

, et al. Study on dynamic monitoring land use/cover change in Bashang Area based on RS and GIS technique[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2004, 11(3): 17-20.

以1987年和1999年 TM遥感图像为数据源,在ERDAS8.4遥感图像处理软件和ArcInfo8.02地理信息系统软件的支持下,获取了坝上研究区两期土地利用/覆盖图.在此过程中,提出和建立了研究区土地利用/覆盖遥感图像分类体系;通过计算机自动分类和分类后人工解译纠错相结合的图像分类提取方案,提高了图像分类提取的效率和精度.动态监测结果表明:从1987～1999年的12年期间,坝上地区土地利用/覆盖动态度由大到小的顺序为:居民建设用地＞林地＞高覆盖度草地＞水体＞沙盐碱地＞低覆盖度草地＞耕地.其中面积增加的是居民地、林地、高覆盖草地和耕地;面积减少的是沙盐碱地、水体和低覆盖度草地.从1987～1999年的12年期间,研究区的沙盐碱地面积从1 985.89 km2减少到 1 250.75 km2,减少了37.02%,年动态度为-3.08%.坝上东部沙漠化得到遏制,而西部张北、康保一带沙盐碱化土地有所扩展.

... 河北坝上地区地处我国典型的农牧交错区,近年来,虽有不少学者借用遥感手段在该区域做了大量研究^[4,5,6,7],但在植被遥感方面的研究还未深入,更是缺少基于时间序列的植被特征分析 ...

2003

0.0

0.951

徐东瑞, 马礼. 坝上生态农业工程生态效益监测与评价研究[J]. 华北农学报, 2003, 18(2): 114-117.

Xu D

, Ma

Research on ecological effect of Bashang eco-agriculture project in evaluation and the monitoring[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2003, 18(2): 114-117.

With the help of remote sensing, geography information system, globe position system, the eco-logicaLimpacts of Bashang Eco-agriculture Project were monitored and evaluated.A qualitative description of the dynamics of the eco-environment was presented and the effects of Bashang Eco-agriculture Project on the cl-i mate, soiLwater, and other ecologicaLfactors were analyzed and evaluated.The results showed that the Bashang, after harnessed by Eco-agriculture Project, its system function had been strengthened up, and its structure tends to reach rationalization, acquire the obvious ecology beneficiaLresult.

利用遥感技术、地理信息系统和全球定位系统对河北坝上实施生态农业工程建设后的生态效益进行了监测与评价.定量描述了坝上生态环境的动态变化趋势,并对坝上生态农业工程的气候效益、土壤改良效益、农业水文生态效益进行了分析与评价.研究结果表明,通过工程治理,使农业生态系统的功能增强,结构合理,取得了显著的生态效益.

2011

0.0

0.3974

2007

0.0

0.545

李智佩, 岳乐平, 薛祥煦, 等. 坝上及邻区荒漠化土地地质特征与荒漠化防治[J]. 西北大学学报: 自然科学版, 2007, 37(3): 436-442.

Li Z

, Yue L

, Xue X

, et al. Geologic characteristics of different type land desertification in Bashang Plateau and its adjacent areas[J]. Journal of Northwest University: Natural Science Edition, 2007, 37(3): 436-442.

目的研究坝上及邻区荒漠化类型与特征,提出防治对策.方法利用TM卫星遥感解译并结合野外调查,研究荒漠化类型、区域分布与地质特征;通过样品采集与室内分析,研究不同类型与级别荒漠化的粒度特征.结果提出了该地区荒漠化地质成因分类,包括风力作用下的以堆积作用为主的沙漠化和以侵蚀作用为主的砾漠化,以及物理化学作用下的土地盐渍化.不同类型和等级的荒漠化土地沉积物具有明显不同的粒度组成,轻度沙漠化和砾漠化以及盐渍化(湖相沉积)土地的细粒物质含量相对更高,＜63 μm的颗粒含量可达90%以上,在风暴来临时具有更大的沙尘释放潜力;相反,严重沙漠化和砾漠化土地的细粒物质含量相对较低,＜63 μm的颗粒含量通常低于30%,同等条件下释放沙尘潜力也较小.结论在重视保护和治理已经严重荒漠化土地的同时,更应该重视正在发生荒漠化的或者潜在荒漠化的土地的保护,尤其是重视保护湿地、裸露的湖泊滩地和干涸的湖盆等,才能有效减少沙尘暴的物质来源.

1997

0.0

2.099

孙武. 波动性生态脆弱带的特征[J]. 中国沙漠, 1997, 17(2): 199-203.

Sun

The nature of the fluctuating ecotone[J]. Journal of Desert Research, 1997, 17(2): 199-203.

波动性生态脆弱带是生态脆弱带的基本类型之一，跃变性是波动性的实质，降水的高变率与人类活动的保守性、稳定性的尖锐矛盾是形成脆弱的主要原因。牧草、粮食的放大性是对降水波动性的进一步体现，波动性是对农林牧土地利用结构，经济水平，人口趋载状况的综合反映，是度脆弱度的实用指标之一。

... 坝上地区位于内蒙古高原-燕山山地-华北平原的过渡带,是季风气候与大陆气候、干旱与半干旱地区、农区与牧区的过渡带,也是内陆流域与外流域的交接带^[8] ...

1994

0.0

2.099

孙建中, 杨明华, 盛学斌, 等. 河北坝上地区脆弱生态环境特征[J]. 中国沙漠, 1994, 14(4): 37-46.

Sun J

, Yang M

, Sheng X

, et al. Fragile eco-environment characteristics in Bashang Region, Hebei Province[J]. Journal of Desert Research, 1994, 14(4): 37-46.

坝上地区为典型的脆弱生态环境地带，这种地带易发生环境退化，但也存在着逆转的可能性。由于全球气候变化和人类活动的影响，近几十年来生态环境严重退化。土地风蚀沙化调查研究表明，影响风蚀沙化的因素很多，尤其是外部环境因素相互关系更为复杂，如大风和尘暴日、风速、降水、植被生长状况、土地封冻与融冻、土地耕翻等。但重要因素仍是风日、风速和地表物质。由于气候干旱，降水少等原因，本区最大的湖淖──安固里淖，在不断萎缩，该湖历史上比现在大十几倍，并且萎缩一直是自东向西进行，可能与新构造运动有关。坝上地区生态环境的退化是可以逆转的，近几年，一系列生态建设工程的实施，已初步收到了较好的效果。

... 这种特有的自然地理环境,形成了景观生态和系统层次结构简单、食物链短、抗干扰能力和自我修复能力差的脆弱生态环境系统,成为了中国北方生态脆弱地带中最为脆弱或敏感的地段^[9] ...

2001

0.0

... 2 数据来源和预处理本文所用遥感数据来源于美国LPDAAC(land process distributed active archive center)的MODIS植被指数产品MOD13Q1数据集中16 d最大值合成的NDVI数据集^[10],其为L3级标准数据产品,空间分辨率250 m,本文选取2000年3月#cod#x02014 ...

2003

0.0

... 植被的绿度变化率(greenness rate of change,GRC)被定义为某时间段内的季节合成归一化植被指数年际变化的一元线性回归方程的斜率^[11,12],即 ...

2004

5.103

0.0

... 植被的绿度变化率(greenness rate of change,GRC)被定义为某时间段内的季节合成归一化植被指数年际变化的一元线性回归方程的斜率^[11,12],即 ...

2007

0.0

信忠保, 许炯心, 郑伟. 气候变化和人类活动对黄土高原植被覆盖变化的影响[J]. 中国科学D辑: 地球科学, 2007, 37(11): 1504-1514.

Xin Z

, Xu J

, Zheng

The effects of climate change and human activities on vegetation cover change in Loess Plateau[J]. Science in China: Series D, Earth Sciences, 2007, 37(11): 1504-1514.

利用GIMMS和SPOT VGT两种归一化植被指数(NDVI)数据对黄土高原地区1981～2006年期间植被覆盖的时空变化进行了研究, 并从气候变化和人类活动的角度分析了植被覆盖变化的原因.黄土高原地区植被覆盖经历了以下4个阶段: ① 1981～1989年植被覆盖持续增加时期; ② 1990～1998年以小幅波动为特征的相对稳定时期; ③ 1999～2001年植被覆盖迅速下降时期; ④ 2002～2006年植被覆盖进入迅速上升时期.黄土高原地区植被覆盖变化存在显著的空间差异, 内蒙古和宁夏沿黄农业灌溉区和鄂尔多斯退耕还林还草生态恢复区的植被覆盖明显提高, 而黄土丘陵沟壑区和六盘山、秦岭北坡等山地森林区的植被覆盖明显退化.从不同的植被类型来看, 沙地、草地和耕地的NDVI上升趋势显著, 而森林植被的NDVI呈明显的下降趋势.研究表明: 植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果.黄土高原地区气候变暖在加剧土壤干燥化抑制夏季植被生长的同时, 提高了春、秋季节植被生长活性, 延长了植被生长期.黄土高原地区植被覆盖和降水关系密切, 降水变化是植被覆盖变化的重要原因.农业生产水平的提高致使农业区NDVI在不断上升, 同时, 正在黄土高原大规模进行的退耕还林还草工程建设, 其生态效应也正在呈现.

... 研究表明,干旱与半干旱气候区的生态环境比较脆弱,区域植被覆盖变化是气候变化和人类活动长期共同作用的结果,尤其对降水和人为生态工程建设的反映较为敏感^[13,14] ...

2010

0.0

2.407

孙艳玲, 郭鹏, 延晓冬, 等. 内蒙古植被覆盖变化及其与气候、人类活动的关系[J]. 自然资源学报, 2010, 25(3): 407-414.

Sun Y

, Guo

, Yan X

, et al. Dynamics of vegetation cover and its relationship with climate change and human activities in Inner Mongolia[J]. Journal of Natural Resources, 2010, 25(3): 407-414.

植被覆盖状况是评估生态环境的重要指标。利用GIMMS数据集的8km分辨率的NDVI数据和气候数据，对内蒙古地区1982—2000年植被覆盖变化进行了分析，并评估了降水与该地区植被的相关关系，在此基础上探讨了人类活动对内蒙古地区植被覆盖变化的影响。研究中采用了相关分析和残差分析，结果表明，在过去19年中内蒙古地区植被NDVI总体上呈轻微上升趋势，且存在着显著的空间差异。同时内蒙古地区植被NDVI与降水有很好的相关性，植被受降水的影响较大。此外，人类活动对内蒙古一些地区的植被变化也起到了建设或破坏的作用。