国土资源遥感, 2018, 30(2): 195-201 doi: 10.6046/gtzyyg.2018.02.26

技术应用

基于像元二分法的盐池县植被覆盖度与地质灾害点时空格局分析

张晓东,1,2, 刘湘南,1, 赵志鹏2, 赵银鑫2, 马玉学2, 刘海燕2

1. 中国地质大学(北京)信息工程学院,北京 100083

2. 宁夏回族自治区地质调查院,银川 750021

Spatial-temporal pattern analysis of the vegetation coverage and geological hazards in Yanchi County based on dimidiate pixel model

ZHANG Xiaodong,1,2, LIU Xiangnan,1, ZHAO Zhipeng2, ZHAO Yinxin2, MA Yuxue2, LIU Haiyan2

1. School of Information Engineering, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China

2. Ningxia Geological Survey Institute, Yinchuan 750021, China

通讯作者: 刘湘南(1964-),男,教授,博士生导师,主要从事资源环境遥感信息机理及应用模型研究。Email:liuxn@cugb.edu.cn

第一联系人:

第一作者: 张晓东(1980-),男,博士研究生,主要从事遥感地质灾害研究工作。Email: 33131692@qq.com

收稿日期: 2016-10-31   修回日期: 2017-02-20   网络出版日期: 2018-06-15

基金资助: 宁夏回族自治区国土资源厅项目“宁夏盐池县地质灾害详细调查项目”.  编号: XC(2012)-05
水环创新团队后补助资金研究项目.  编号: 2017—水环团队04

Received: 2016-10-31   Revised: 2017-02-20   Online: 2018-06-15

Fund supported: .  编号: XC(2012)-05
.  编号: 2017—水环团队04

摘要

宁夏回族自治区盐池县地处农牧交错区,生态环境脆弱,地质灾害较为发育。基于像元二分模型,利用1989—2014年间4期Landsat TM/OLI遥感影像,分析了25 a间盐池县植被覆盖度空间格局及其变化特征,结合地质灾害详细调查数据,进一步探讨了植被覆盖度与地质灾害点的关系。结果表明,25 a间研究区植被覆盖度整体偏低,且具有东部相对较高、西部较低的特点,植被表现为恢复—退化—恢复的反复过程,总体处于恢复趋势中。植被覆盖度与地质灾害点密度呈现明显负相关,灾害点密度随着植被覆盖度的增加而降低,植被覆盖度越高,灾害点密度越低。

关键词: 植被覆盖度 ; 像元二分法 ; 时空格局 ; 地质灾害 ; 盐池县

Abstract

Based on dimidiate pixel model and using Landsat TM/OLI remote sensing images of 4 periods in 25 years (1989—2014) and geological hazards investigation data, the authors analyzed the characteristics of vegetation spatial-temporal pattern in Yanchi County by GIS and discussed the relationship between vegetation coverage and geological hazards. The results showed that the vegetation coverage of study area took on the features of relatively high vegetation coverage in the east and relatively low vegetation coverage in the west. The average vegetation coverage was on the low side generally and presented the characteristics of increase-decrease-increase; correspondingly the vegetation appeared the repetitive process of restoration-degeneration-restoration but had a tendency of recovery as a whole, with restoration distributed in the southeast and northwest and degeneration in the mid-west. Geological hazards point density was high in the south and low in the north, which suggests that the hazards points were concentrated in the south and dispersed in the north. A negative correlation between vegetation coverage and density of geological hazards points was discovered, which suggests the regularity of density of geological hazards points descending with the increasing of vegetation coverage: the higher the vegetation, the lower the density of geological hazards points.

Keywords: vegetation coverage ; dimidiate pixel ; spatial-temporal pattern ; geological hazards ; Yanchi County

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本文引用格式

张晓东, 刘湘南, 赵志鹏, 赵银鑫, 马玉学, 刘海燕. 基于像元二分法的盐池县植被覆盖度与地质灾害点时空格局分析. 国土资源遥感[J], 2018, 30(2): 195-201 doi:10.6046/gtzyyg.2018.02.26

ZHANG Xiaodong, LIU Xiangnan, ZHAO Zhipeng, ZHAO Yinxin, MA Yuxue, LIU Haiyan. Spatial-temporal pattern analysis of the vegetation coverage and geological hazards in Yanchi County based on dimidiate pixel model. REMOTE SENSING FOR LAND & RESOURCES[J], 2018, 30(2): 195-201 doi:10.6046/gtzyyg.2018.02.26

0 引言

引发地质灾害的因素主要有地质构造、地形地貌、岩土类型、植被、水文、气象以及人类活动等因素[1]。植被作为生态环境最重要的组成部分之一,与一定的气候、地貌和土壤条件相适应,对地表环境的依赖性大,在地质灾害的发育过程中起着十分重要的作用,植被覆盖程度及其变化不仅是区域生态系统环境变化的重要指标,也是影响区域地质灾害发生频率与规模的重要因子之一,常被选作地质灾害易发性和危险性评估的重要指标[2,3,4]。目前关于植被覆盖度与地质灾害之间关系的研究相对较少,多数研究[5,6,7]认为植被覆盖度越低,越容易发生地质灾害; 但张国平等[8]认为地质灾害更多发生在高植被覆盖度区域。因此,目前对于植被覆盖度与地质灾害时空格局关系尚未达成统一认识[9]

宁夏回族自治区盐池县地处农牧交错区,自然环境敏感性强,生态地质环境极为脆弱,是全区地质灾害较为发育的地区之一,滑坡、崩塌及泥石流等灾害隐患分布广泛。近年来,盐池县植被恢复明显,区域植被类型和结构发生了重大变化,但在以往的地质灾害工作中,对植被覆盖度与地质灾害点时空格局关系的研究很少涉及。因此,深入了解研究区植被覆盖度与地质灾害点的关系,对该区域地质灾害防治有重要的现实意义。本文利用Landsat TM/OLI遥感数据,基于像元二分模型对盐池县4个时期的植被覆盖度变化进行分析; 同时,结合研究区地质灾害体(滑坡、崩塌、泥石流及地面塌陷)数据,进一步探讨植被覆盖度与地质灾害体的关系,以期为盐池县地质灾害防治提供理论方法和科学依据。

1 研究区概况及数据源

1.1 研究区概况

盐池县位于宁夏回族自治区东部,毛乌素沙漠南缘,与内蒙古自治区、陕西省和甘肃省接壤,总面积约6 757.6 km2。地形总体呈南部高、北部低,中部高、东西两侧低的特点,北部为鄂尔多斯缓坡丘陵,地势平缓起伏,南部为黄土丘陵区,沟壑纵横, 地质环境条件十分脆弱,水土流失严重。气候属典型中温带大陆性季风气候,常年干旱少雨,风大沙多,年平均气温为8.4 ℃,年均无霜期为160 d; 多年平均降水量为250~350 mm,从南向北、从东南向西北递减,年平均蒸发量为2 403.7 mm。土壤主要有灰钙土、黑垆土和风沙土。植被在区系上属亚欧草原区亚洲中部亚区,主要植被类型有干草原、荒漠草原、沙生和隐域性植被4种。地层区划属华北地层区,以车道—阿色浪断裂为界,西侧为鄂尔多斯西缘地层分区桌子山—青龙山地层小区,东侧为鄂尔多斯地层分区盐池—环县地层小区; 境内出露最老地层为中元古界王全口组,奥陶系、二叠系、三叠系和侏罗系仅零星出露,白垩系主要分布在县城东部苏步井—红沟梁—佟记圈—青山一带,第四系地层分布广泛。

1.2 数据源及其预处理

研究选用的遥感数据为美国地质调查局网站提供的1989年8月24日、1999年8月12日、2006年9月8日Landsat5 TM影像、2014年7月28日获取的Landsat8 OLI影像以及1999年8月11日的SPOT_VGT数据。地质灾害数据源于宁夏回族自治区国土资源厅支撑项目“宁夏盐池县地质灾害详细调查”对滑坡、崩塌、泥石流以及地面塌陷4类地质灾害点的统计结果,共计地质灾害点231个。其他非遥感信息源主要包括1:5万地形图、行政区划图及水系图等。首先,在ENVI5.0中对4期遥感影像进行辐射定标,将像元灰度值转换为辐射亮度值; 然后,基于FLAASH大气校正模型对4期影像的可见光—近红外波段进行大气校正,形成反射率图像; 最后,利用1:5万地形图为参考,采用二次多项式和最近邻法对影像进行配准,均方根误差控制在0.5个像元内,同时利用盐池县行政区划矢量数据提取研究区多波段遥感图像。研究所用数据均采用中央经线为105°E的高斯克吕格投影。

2 研究方法

2.1 像元二分模型

像元二分模型[10]是基于线性混合像元分解模型的一种计算植被覆盖度的常用方法。 Gutman和Ignatov[11]发现了植被覆盖度与归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)之间的半经验关系,并构建了从NDVI中提取植被覆盖度fc的混合像元模型,即

fc=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil) , (1)

式中: NDVIvegNDVIsoil分别为完全被植被覆盖的NDVI和完全被裸土覆盖的NDVINDVIsoil在理论上应该接近0且不随时间变化,但是受大气状况、地表粗糙度、地表水分状况以及太阳辐射等多种因素的影响,NDVIsoil随空间和时间而变化, 其变化范围一般在-0.1~0.2,因此应该根据不同研究区的具体情况来确定NDVIsoil的值[12]; 而NDVIveg则与植被类型、分布特征以及季节变化密切相关,因此Gillies等[13]提出了式(2)计算植被覆盖度,即

fc=(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin) 。 (2)

式中NDVImaxNDVImin分别为NDVI的最大值和最小值。

本研究分别对4期NDVI影像数据进行直方图统计分析,确定NDVImaxNDVImin在累积概率95%和5%处,将其分别设置为NDVIvegNDVIsoil的值,其中最大值为纯植被覆盖区值,最小值为纯裸土覆盖区值(表1)。将1999年8月11日的SPOT_VGT数据重采样为30 m,并计算其植被覆盖度。随即生成19个点,分别提取1999年TM和SPOT_VGT的植被覆盖度并进行线性拟合,拟合方程为y=0.867 6 x+0.015 5,R2=0.740 1,表明利用像元二分模型获得的植被覆盖度具有较高的可信度,精度能够满足本研究的要求。

表1   研究区不同时期遥感影像NDVIvegNDVIsoil

Tab.1  NDVIveg and NDVIsoil of remote sensing images in different periods

年份NDVIvegNDVIsoil
1989年0.772 370.097 06
1999年0.694 780.088 52
2006年0.608 850.080 20
2014年0.883 290.081 79

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2.2 植被覆盖度等级划分

参照水利部颁布的《土壤侵蚀分类分级标准SL190—2007》和国家林业局颁布的《第四次全国荒漠化和沙化监测技术规定》,结合盐池县植被覆盖的实际情况,将研究区植被覆盖度等级划分为5级: Ⅰ级(0≤fc<10%)为无植被覆盖区(裸地); Ⅱ级(10%≤fc<20%)为极低植被覆盖度; Ⅲ级(20%≤fc<30%)为低植被覆盖度; Ⅳ级(30%≤fc<40%)为中植被覆盖度; Ⅴ级(fc≥40%)为高植被覆盖度。

2.3 植被覆盖度动态变化等级划分

采用差值法对4期遥感影像进行差值运算,量化各个时期植被覆盖度的变化,记Δfc为植被覆盖变化值,则

Δfc=fcf-fcl , (3)

式中: fcf为前一时期植被覆盖度; fcl为后一时期植被覆盖度。Δfc可分为以下6个等级[14]: 1为严重退化[-1,-0.15],2为中度退化(-0.15,-0.05],3为轻微退化(-0.05,0],4为轻微改善(0,0.05],5为中度改善(0.05,0.15],6为极度改善(0.15,1]。

3 结果与分析

3.1 植被变化分析

3.1.1 植被覆盖度时空格局变化

基于像元二分模型计算盐池县4个时期的植被覆盖度并进行等级划分,对各等级面积进行统计(表2)。结果表明,研究区植被覆盖度整体表现出东部相对较高、西部较低的特点,覆盖等级较高的植被主要分布在研究区东南的麻黄山地区以及东北部的盐池县城周边。25 a间整体植被覆盖度呈现增加趋势,东南部和西北部植被增加明显,中西部地区植被出现退化现象,但不同时期的植被覆盖度有上升也有下降。1989—1999年间植被覆盖度增加,主要集中在研究区中西部,而南部的麻黄山地区出现了一定程度的下降; Ⅰ级、Ⅱ级植被面积减少,Ⅲ级和Ⅳ级植被面积明显增加。1999—2006年间植被退化,植被覆盖度下降,主要分布在盐池县的西部以及南部; Ⅰ级、Ⅱ级植被面积明显增加,Ⅲ级、Ⅳ级和V级植被面积减少。2006—2014年间植被覆盖度增加,植被恢复明显,主要分布在研究区东北、西南以及东南部地区; Ⅰ级、Ⅱ级植被面积减少,Ⅲ级、Ⅳ级和V级植被面积明显增加,植被再次处于恢复状态。总体来看,25 a来研究区植被覆盖度整体偏低且呈先增加、后减小、再增加的特征,植被表现为恢复—退化—恢复的过程。

表2   1989—2014年盐池县植被覆盖面积及其变化率

Tab.2  Vegetation coverage area and rate of change in Yanchi County from 1989 to 2014

植被覆盖
度等级
1989年1999年2006年2014年变化率/(km2·a-1)
面积/km2比例/%面积/km2比例/%面积/km2比例/%面积/km2比例/%1989—
1999年
1999—
2006年
2006—
2014年
Ⅰ级1 308.3419.36890.1013.171 933.5528.61813.7512.04-41.82149.06-139.98
Ⅱ级2 366.1435.012 179.2132.253 281.9848.572 919.3743.20-18.69157.54-45.33
Ⅲ级1 656.3524.512 074.6530.701 118.1716.551 885.1327.9041.83-136.6495.87
Ⅳ级802.8411.881 030.8315.25245.133.63687.7010.1822.80-112.2455.32
Ⅴ级623.959.23582.838.62178.792.65451.676.68-4.12-57.7234.11

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3.1.2 植被覆盖度动态变化特征分析

利用植被覆盖度差值法(式3)量化分析盐池县1989—2014年间的4期数据,揭示研究区25 a间植被覆盖度动态变化特征(图1)。

图1

图1   盐池县不同时期植被覆盖度变化

Fig.1   Vegetation coverage variation of Yanchi County in different periods


结果表明: 1989—1999年间盐池县植被整体处于改善恢复状态,其中植被改善比例约57.22%,植被退化比例约42.78%,中度和极度改善面积约为2 590.98 km2,占植被改善面积的67%。从空间格局看,改善区域主要分布在盐池县中西部的惠安堡镇、冯记沟乡、王乐井乡及高沙窝乡,退化区域主要集中在南部的麻黄山地区。1999—2006年间盐池县植被明显退化,退化面积达4 997.56 km2,主要分布在盐池县西部以及南部; 植被改善面积相对较小,主要分布在研究区中东部盐池县周边,且以轻度和中度为主。2006—2014年间植被明显改善,改善面积为4 891.43 km2,其中中度改善和极度改善比例分别为34.21%和16.26 %,主要分布在研究区东北、西南以及东南部地区; 而退化面积较小,主要分布在研究区中部。1989—2014年间盐池县植被退化与改善并存,退化面积约3 276.78 km2,约占总面积的48.49%,以中度退化为主; 改善面积约3 480.84 km2,约占总面积的51.51 %且以中度改善为主,改善区域主要分布在大水坑镇、青山乡以及盐池县城周边,而退化区域主要分布于西南部的惠安堡镇和西北部的高沙窝镇地区,在西南部的麻黄山以及中部地区也出现退化现象。

3.1.3 植被覆盖度变化原因分析

盐池县植被变化的主要原因是植被恢复治理措施以及降水等多种因素。退耕还林还草、全县禁牧、人工封育以及大规模的治沙造林等活动对于植被的恢复起到了很大的促进作用,但在气候的影响下植被覆盖度波动明显,在干旱年份尤为突出。1989—1999年间,年均降水量呈增加趋势,年均气温稳定,有利于植被的恢复,使植被覆盖度高的区域面积增加、比例增大,植被覆盖度低的区域面积减少、比例降低,植被呈恢复趋势(图2(a))。2000—2006年间,年均降水量和气温自2002年后均呈下降趋势,且2006年年均降水量明显偏低,年均气温较高,致使该年份植被覆盖度出现明显下降,植被退化,主要表现为植被覆盖度高的区域面积减少、比例降低,而植被覆盖度低的区域面积增加、比例增高,植被呈退化趋势(图2(b))。2007—2014年间,年均降水量增加,年均气温也呈上升趋势,植被有一定程度恢复,表现为植被覆盖度高的区域面积增加、比例增大,植被覆盖度低的区域面积减少、比例降低,植被再次回归到恢复阶段(图2(c))。此外,人类活动也是造成植被覆盖度下降的重要原因之一,如位于惠安堡镇和冯记沟乡的马家滩矿区、积家井矿区、萌城矿区以及四股泉矿区,由于大量煤层的开采,地面已形成大型采空区塌陷,地表植被覆盖度较低。

图2

图2   1989—2014年盐池县降水和气温变化(盐池站)

Fig.2   Precipitation and temperature variation in Yanchi County from 1989 to 2014 (Yanchi Station)


3.2 植被与地质灾害点关系分析

3.2.1 地质灾害空间分布特征

研究区共有地质灾害点231处(隐患点217处,灾害点14处),其中滑坡125处,主要为小型黄土滑坡; 崩塌84处,包括黄土和基岩崩塌2类; 泥石流19处,均为沟谷型稀性泥石流; 地面塌陷3处。利用核密度计算方法生成盐池县地质灾害点密度(图3)。研究区地质灾害点空间分布有2大特征: ①多沿沟谷线方向呈线性排列,主要分布在黄土丘陵区的河谷冲蚀岸边及其支流或支沟中下游两侧,如在麻黄山地区,灾害点主要沿苦水河沟、李家大湾沟、彭家沟、史家疙瘩沟、张南沟和曾家渠北沟等6条NW向沟谷分布; ②灾害点空间分布具有区域聚集特征,灾害点密度整体南高北低,且南部聚集,北部分散。具体来看,南部的麻黄山乡、王家下湾和井沟地区灾害点密度大于0.1个/km2,为高密度区域,灾害点分布集中且聚集度强; 该地区人类活动强烈,劈山切坡修建公路、劈坡建房和开采煤炭资源等活动严重破坏了地表植被,对灾害点的发育起到很大促进作用,是造成灾害点在该区域密集的原因之一。北部的三道湾、土沟等地灾害点分布相对分散,聚集度较低,灾害点密度低于0.1个/km2

图3

图3   盐池县地质灾害点密度

Fig.3   Density of geological hazards in Yanchi County


3.2.2 植被与地质灾害点关系

对盐池县地质灾害点密度与4个时期植被覆盖度进行空间叠加分析,统计结果如图4所示。 4个年份植被覆盖度低的区域灾害点数量多、密度高,植被覆盖度高的区域灾害点数量小、密度低。其中,无植被覆盖区域灾害点密度在2006年和2014年出现了明显增加,尤其在2006年,该区域灾害点密度达到了0.09 个/km2; 极低覆盖度区域的灾害点密度最高,在4个年份均为0.11个/km2左右; 低覆盖区域的灾害点密度相对稳定,只在2006年出现了下降,其余年份均保持在0.06个/km2左右; 中、高覆盖度区域的灾害点密度在4个年份中均较低,数值稳定在0.02个/km2左右。由此可见,无覆盖、极低覆盖度和低覆盖度区域地质灾害点密度较高,而在中、高植被覆盖度区域灾害点密度很低。综上所述,4个年份中植被覆盖度与地质灾害点密度总体上呈负相关关系,即灾害点密度随着植被覆盖度的增加而降低,植被覆盖度越高,灾害点密度越低; 相反,植被覆盖度越低,灾害点密度越高。

图4

图4   盐池县植被覆盖度与地质灾害点叠加统计

Fig.4   Overlay statistics of vegetation coverage and geological hazards in Yanchi County


将研究区1989—2014年间植被覆盖度变化与1989年的植被覆盖度以及地质灾害点密度进行叠加,统计得到1989年各个植被覆盖度级别的详细动态变化数据以及各个级别对应的灾害点密度(表3)。结果表明:1989年无植被覆盖区域植被改善明显,灾害点密度整体偏高,其中轻度改善区域灾害点密度明显高于其他区域; 极低覆盖区域覆盖度中度改善或极度改善面积约占该区域面积的36.13%,其中,中度改善区域灾害点密度较高; 低覆盖区域中度改善或极度改善面积仅占低覆盖度区域的18.89%,但灾害密度仍然在0.07个/km2左右; 中、高覆盖区域改善面积偏小,占比较低,而退化面积较大,灾害点密度明显偏低。

表3   盐池县1989—2014年覆盖度变化和1989年覆盖度叠加面积与地质灾害点密度统计

Tab.3  Density of geological hazard points and areas on the overlay of vegetation coverage variation from 1989 to 2014 and vegetation coverage in 1989 of Yanchi County

植被覆盖
度变化
无覆盖
面积/km2
灾害点密度/
(个·km-2)
极低覆盖度
面积/km2
灾害点密度/
(个·km-2)
低覆盖
度面积/km2
灾害点密度/
(个·km-2)
中覆盖
度面积/km2
灾害点密度/
(个·km-2)
高覆盖度
面积/km2
灾害点密度/
(个·km-2)
严重退化00.03223.390.066133.050.039259.620.050422.380.026
中度退化22.670.056303.460.066589.250.028283.930.019108.560.010
轻微退化101.430.092527.410.095368.440.043103.200.00830.000.011
轻微改善234.470.101657.050.079252.690.06163.140.01317.750.015
中度改善581.010.076615.690.092206.240.07852.240.01017.740.022
极度改善368.960.051239.120.061106.610.06240.650.02427.500.025

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4 结论

1)研究区植被覆盖度整体偏低,空间上表现为东部相对较高、西部较低的特点,4个时期呈先增加、后减小、再增加的特征,植被表现为恢复—退化—恢复的反复过程,总体处于恢复趋势,这与庞吉林等[15]的研究结论相一致。退耕还林还草、全县禁牧和人工封育等活动对于植被的恢复起到了很大的促进作用,但植被覆盖度受降水影响波动明显。

2)植被覆盖度与地质灾害点呈现明显的负相关关系,即植被覆盖度越高,灾害点密度越低,地质灾害发生概率也越低。诸如劈山切坡修建公路、劈坡建房和开采煤炭资源等人类活动严重破坏了地表植被,使这些地区成为地质灾害的易发区。因此,重视人类活动区植被的保护和恢复,努力提高植被覆盖度,将对地方地质灾害防治起到积极的推动作用。

3)本文在研究植被覆盖度与地质灾害点时空格局关系时,未能充分考虑水文、气候和地表等因素,需要在以后研究中重点改进。

参考文献

Nandi A, Shakoor A .

A GIS-based landslide susceptibility evaluation using bivariate and multivariate statistical analyses

[J]. Engineering Geology, 2010,110(1/2):11-20.

DOI:10.1016/j.enggeo.2009.10.001      URL     [本文引用: 1]

Bivariate and multivariate statistical analyses were used to predict the spatial distribution of landslides in the Cuyahoga River watershed, northeastern Ohio, U.S.A. The relationship between landslides and various instability factors contributing to their occurrence was evaluated using a Geographic Information System (GIS) based investigation. A landslide inventory map was prepared using landslide locations identified from aerial photographs, field checks, and existing literature. Instability factors such as slope angle, soil type, soil erodibility, soil liquidity index, landcover pattern, precipitation, and proximity to stream, responsible for the occurrence of landslides, were imported as raster data layers in ArcGIS, and ranked using a numerical scale corresponding to the physical conditions of the region. In order to investigate the role of each instability factor in controlling the spatial distribution of landslides, both bivariate and multivariate models were used to analyze the digital dataset. The logistic regression approach was used in the multivariate model analysis. Both models helped produce landslide susceptibility maps and the suitability of each model was evaluated by the area under the curve method, and by comparing the maps with the known landslide locations. The multivariate logistic regression model was found to be the better model in predicting landslide susceptibility of this area. The logistic regression model produced a landslide susceptibility map at a scale of 1:24,000 that classified susceptibility into four categories: low, moderate, high, and very high. The results also indicated that slope angle, proximity to stream, soil erodibility, and soil type were statistically significant in controlling the slope movement.

贾贵义, 全永庆, 黎志恒 , .

基于组合赋权法的白龙江流域甘肃段地质灾害危险性评价

[J]. 冰川冻土, 2014,36(5):1227-1236.

DOI:10.7522/j.issn.1000-0240.2014.0147      Magsci     [本文引用: 1]

<p>以甘肃省白龙江流域主要城镇环境工程地质勘查及历次地质调查数据为基础, 分析了地貌、人类活动等因素对白龙江流域甘肃段地质灾害的控制作用, 选定了坡度、岩性、地震、河流、降水等评价因子, 采用层次分析法和信息量法组合赋权的方式确定评价因子的综合权重, 最后利用GIS的叠加、以及重分类功能进行了地质灾害危险性分区评价. 结果表明: 白龙江流域地质灾害主要分布于人口相对密集的城镇(河谷)一带, 地质灾害分布相对密集, 危险性较大. 而以农牧业为主的中、高山区地质灾害分布相对稀疏, 危险性较低.</p>

Jia G Y, Quan Y Q, Li Z H , et al.

Geo-hazards assessment for the Gansu segment in Bailongjiang River Basin by using combination weighting method

[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2014,36(5):1227-1236.

Magsci     [本文引用: 1]

杜军, 杨青华, 严嘉 , .

基于GIS与信息量模型的汶川次生地质灾害危险性评价

[J]. 地球科学, 2010,35(2):324-330.

DOI:10.3799/dqkx.2010.034      URL     [本文引用: 1]

5·12汶川大地震诱发了大量滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾害,对人民群众的生命财产和社会经济的发展形成了严重威胁.针对次生地质灾害危险性评价,选取重灾区汶川县作为研究区域,利用遥感与地理信息技术的空间数据管理和空间数据分析平台,获取了研究区的次生地质灾害信息,分析了研究区内次生地质灾害与各影响因子,包括地形地貌、地层岩性、水系、地震断裂之间的相关性特征,并结合信息量法模型进行次生地质灾害危险性评价.高度、中度和轻度危险区的面积分别为1130.196km2、1739.584km2、1213.219km2.本次地震触发次生地质灾害的分布具有集群式分布的特点,即断裂带及其附近地区地质灾害集中发育,而远离断裂带区地质灾害很快衰减,呈零星分布;从灾害发育的区域特征分析,汶川县震后次生地质灾害呈现出北部和东部重、西部和南部轻的特点.所得研究结果与实际情况较吻合,表明地理信息系统结合信息量模型能够快速、有效地对次生地质灾害的空间分布以及危险性作出评价.

Du J, Yang Q H, Yan J , et al.

Hazard evaluation of secondary geological disaster based on GIS and information value method

[J]. Earth Science, 2010,35(2):324-330.

[本文引用: 1]

许冲, 戴福初, 姚鑫 , .

基于GIS与确定性系数分析方法的汶川地震滑坡易发性评价

[J]. 工程地质学报, 2010,18(1):15-26.

DOI:10.3969/j.issn.1004-9665.2010.01.003      URL     Magsci     [本文引用: 1]

<p>汶川Ms 80级大地震诱发了数以万计的滑坡灾害。在大约48678 km2的滑坡影响区域内,作者采用震后遥感影像解译并结合野外调查的方法,共解译出48007处滑坡。应用GIS技术,建立了汶川地震诱发滑坡灾害及相关地形、地质空间数据库。采用地震滑坡确定性系数分析方法,分析了地震滑坡关于地震烈度、岩性、坡度、断层、高程、坡向、河流与公路等8个因素的易发程度。基于GIS栅格分析方法,分别对16种不同影响因子组合类型进行地震滑坡易发性评价。最后,应用AUC(Area Under Curve,评价曲线下面积)方法得到最佳因子组合及其对应的评价结果,使用自然分类法则方法将研究区按滑坡易发程度分为极高易发区、高易发区、中易发区、低易发区与极低易发区5类,极高易发区与高易发区面积之和约1169046km2,占研究区总面积的2402%,其中发育滑坡面积为52484 km2,占滑坡总面积的7373%。结果表明了极高与高易发区与实际滑坡之间有着良好的一致性,方法的评价结果成功率(AUC值)达到82107%。</p>

Xu C, Dai F C, Yao X , et al.

GIS platform and certainty factor analysis method based Wenchuan earthquake-induced landslide susceptibility evaluation

[J]. Journal of Engineering Geology, 2010,18(1):15-26.

Magsci     [本文引用: 1]

倪忠云, 何政伟, 赵银兵 , .

基于RS和GIS的丹巴县植被盖度与地质灾害关系研究

[J]. 物探化探计算技术, 2011,33(2):217-221.

DOI:10.3969/j.issn.1001-1749.2011.02.019      URL     [本文引用: 1]

植被盖度作为地表特征指数之一,其发育和分布特征受控于生态地质环境,而地质灾害又是生态地质环境不良作用的表现方式之一,二者存在一定联系。以地质灾害发育且危害严重的丹巴县为例,采用1999年和2006年二期卫星遥感数据,提取这二个时相的植被盖度图,以及1999年~2006年植被盖度变化图,采用地理信息系统技术,将地质灾害与二期的植被覆盖图进行叠加和统计分析。其结果表明,地质灾害主要分布在海拔较低,人类工程活动强烈的低植被覆盖和较低植被覆盖区域,且地质灾害在植被覆盖度减少的区域较之植被盖度不变和增加的区域,更加容易突发,研究结果与区内其它地质灾害工作成果吻合。

Ni Z Y, He Z W, Zhao Y B , et al.

Study on the relationship between vegetation cover and geo-hazards in Danba County based on RS and GIS

[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 2011,33(2):217-221.

[本文引用: 1]

曾令科, 许模, 方琼 , .

植被与地质灾害发育分布关系初探

[J]. 地质灾害与环境保护, 2010,21(3):97-100.

[本文引用: 1]

Zeng L K, Xu M, Fang Q , et al.

Vegetation and development of geological hazards

[J]. Journal of Geological Hazards and Environment Preservation, 2010,21(3):97-100.

[本文引用: 1]

张晓东, 刘湘南, 赵志鹏 , .

遥感技术在宁夏中宁县地质灾害详细调查中的应用

[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2015,26(3):120-126.

DOI:10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2015.03.22      URL     [本文引用: 1]

宁夏中宁县是全区地质灾害较为发育的地区之一。在充分研究区域地质环境资料的基础上,利用SPOT6、ETM+以及Land Sat8 OLI等多源、多时相遥感数据,在GIS技术和数学模型的支持下,通过对SPOT6遥感影像特征研究,建立地质灾害解译标志,共解译出崩塌65处、泥石流沟26条、地面塌陷3处;采用基于多源信息复合的支持向量机分类方法(SVM),对研究区地表环境变化进行动态监测,分析了12年间地表环境变化。同时,对研究区植被、坡度、坡向与地质灾害分布的关系进行了讨论。研究结果表明,遥感技术不仅可以快速查明地质灾害的类型、规模以及分布特征,而且能够提高地质灾害解译效率和精度,在宁夏中宁县地质灾害详细调查工作中取得了较好应用效果。

Zhang X D, Liu X N, Zhao Z P , et al.

The application of RS technique for investigation of geological hazards in Zhongning County of Ningxia

[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2015,26(3):120-126.

[本文引用: 1]

张国平, 徐晶, 毕宝贵 .

滑坡和泥石流灾害与环境因子的关系

[J]. 应用生态学报, 2009,20(3):653-658.

DOI:      URL     Magsci     [本文引用: 1]

明确滑坡和泥石流灾害发生百分率与地学因子间的关系,对相关预报和危险度评价研究具有重要意义.基于全国18431个滑坡和泥石流灾害点的定位信息,结合1 km×1 km栅格内6个环境因子(高程、高差、坡度、坡向、植被类型、植被覆盖度)的空间分布数据,利用频率比数分析方法分析了这些环境因子与滑坡和泥石流灾害的关系.结果表明:滑坡和泥石流更多地分布于我国三大自然阶梯的第1和第2过渡带中海拔较低的地区;1 km×1 km栅格内高程差为300 m时,滑坡和泥石流灾害发生的可能性最大;当坡度为30°时,滑坡和泥石流灾害爆发的可能性最大;山区林地和坡耕地是最易发生滑坡和泥石流的两个地类;植被覆盖度在80%~90%时,滑坡和泥石流灾害的发生频率最高.

Zhang G P, Xu J, Bi B G .

Relations of landslide and debris flow hazards to environmental factors

[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2009,20(3):653-658.

Magsci     [本文引用: 1]

李凯, 孙悦迪, 江宝骅 , .

基于像元二分法的白龙江流域植被覆盖度与滑坡时空格局分析

[J]. 兰州大学学报(自然科学版), 2014,50(3):376-382.

DOI:10.13885/j.issn.0455-2059.2014.03.013      URL     [本文引用: 1]

白龙江流域影响滑坡形成的主要因素包括地质构造、地形地貌、水文、气象、植被和人工干扰等,其中地表植被作为滑坡形成的主要外在因素对滑坡的形成和发展具有重要的作用,已引起学术界的广泛关注.以植被覆盖度为主要度量指标,选择2002,2005,2008,2011年4个时段的遥感N DV I值,在改进像元二分法的基础上,探讨了近10年来该流域地表植被覆盖度及其变化特征,并分析了其与滑坡点空间格局的关系.结果表明:该流域植被覆盖度总体变化微弱,但区域内部植被覆盖度变化具有明显的空间异质性,其中低覆盖区域覆盖度呈明显的增加趋势;而历年来,该流域植被覆盖度高的地区滑坡点密度均较低,滑坡点占总滑坡的20.6%,空间分布呈离散状态,而植被覆盖度低的地区滑坡密度较高,滑坡点占总滑坡的34.5%,空间分布主要呈聚集状态,说明白龙江流域植被覆盖度与滑坡点密度呈现负相关关系,植被覆盖度的高低是滑坡发生的一个主要影响因素.研究表明,近10年来,该流域低植被覆盖区域的植被覆盖度增加较快,说明在国家实施退耕还林还草政策后,该流域植被恢复较快,生态脆弱程度减轻,这将为地方防治滑坡灾害的发生起到积极的推动作用.本研究结论可为全流域制定宏观尺度上的滑坡生态防治策略提供科学依据.

Li K, Sun Y D, Jiang B H , et al.

Analysis on spatial-temporal patterns of the vegetation coverage and landslides in Bailongjiang River Basin based on the dimidiate pixel model

[J]. Journal of Lanzhou University(Natural Sciences), 2014,50(3):376-382.

[本文引用: 1]

Leprieur C, Verstraete M M, Pinty B .

Evaluation of the performance of various vegetation indices to retrieve vegetation cover from AVHRR data

[J]. Remote Sensing Reviews, 1994,10(4):265-284.

DOI:10.1080/02757259409532250      URL     [本文引用: 1]

ABSTRACT A variety of vegetation indices have been used to assess the state and monitor the evolution of the terrestrial biosphere. Early indices were easy to compute but very sensitive to soil and atmospheric effects. Modified indices with a reduced sensitivity to soil brightness changes were then proposed. More recently, new indices have been designed to be less affected by either atmospheric or soil conditions, or both. In this paper, we propose and demonstrate an objective method to evaluate, through model simulation studies, the performance of a representative sample of three such indices (NDVI, SAVI and GEMI) with respect to their capability to retrieve the fractional vegetation cover and the leaf area index from AVHRR optical data. The proposed performance criterion is based on the concept of signal to noise ratio, where the signal is defined to capture the sensitivity of the index to the desired information, and the noise is designed to measure the sensitivity of this index to undesirable perturbations. It is found that no single index is optimal under all conditions, but that improved indices (GEMI and SAVI) are generally much better than the NDVI for assessing the fractional vegetation cover. Reliable estimates of the leaf area index appear very difficult to obtain when this parameter exceeds about two because of the insensitivity of the red reflectance to multiple leaf layers.

Gutman G, Ignatov A .

The derivation of the green vegetation fraction from NOAA/AVHRR data for use in numerical weather prediction models

[J]. International Journal of Remote Sensing, 1998,19(8):1533-1543.

DOI:10.1080/014311698215333      URL     [本文引用: 1]

Fraction of green vegetation, fg, and green leaf area index, Lg, are needed as a regular space-time gridded input to evapotranspiration schemes in the two National Weather Service (NWS) numerical prediction models regional Eta and global medium range forecast. This study explores the potential of deriving these two variables from the NOAA Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) normalized difference vegetation index (NDVI) data. Obviously, one NDVI measurement does not allow simultaneous derivation of both vegetation variables. Simple models of a satellite pixel are used to illustrate the ambiguity resulting from a combination of the unknown horizontal (fg) and vertical (Lg) densities. We argue that for NOAA AVHRR data sets based on observations with a spatial resolution of a few kilometres the most appropriate way to resolve this ambiguity is to assume that the vegetated part of a pixel is covered by dense vegetation (i.e., its leaf area index is high), and to calculate fg=(NDVI-NDVI0)/(NDVI8-NDVI0), where NDVIo (bare soil) and NDVI (dense vegetation) are specified as global constants independent of vegetation/soil type. Global (0.15o)2 spatial resolution monthly maps of fg were produced from a 5-year NDVI climatology and incorporated in the NWS models. As a result, the model surface fluxes were improved.

Mu S J, Yang H F, Li J L , et al.

Spatio-temporal dynamics of vegetation coverage and its relationship with climate factors in Inner Mongolia,China

[J]. Journal of Geographical Sciences, 2013,23(2):231-246.

DOI:10.1007/s11442-013-1006-x      URL     [本文引用: 1]

The vegetation coverage dynamics and its relationship with climate factors on different spatial and temporal scales in Inner Mongolia during 2001 2010 were analyzed based on MODIS-NDVI data and climate data. The results indicated that vegetation coverage in Inner Mongolia showed obvious longitudinal zonality, increasing from west to east across the region with a change rate of 0.2/10 N. During 2001 2010, the mean vegetation coverage was 0.57, 0.4 and 0.16 in forest, grassland and desert biome, respectively, exhibiting evident spatial heterogeneities. Totally, vegetation coverage had a slight increasing trend during the study period. Across Inner Mongolia, the area of which the vegetation coverage showed extremely significant and significant increase accounted for 11.25% and 29.13% of the area of whole region, respectively, while the area of which the vegetation coverage showed extremely significant and significant decrease accounted for 7.65% and 26.61%, respectively. On inter-annual time scale, precipitation was the dominant driving force of vegetation coverage for the whole region. On inter-monthly scale, the change of vegetation coverage was consistent with both the change of temperature and precipitation, implying that the vegetation growth within a year is more sensitive to the combined effects of water and heat rather than either single climate factor. The vegetation coverage in forest biome was mainly driven by temperature on both inter-annual and inter-monthly scales, while that in desert biome was mainly influenced by precipitation on both the two temporal scales. In grassland biome, the yearly vegetation coverage had a better correlation with precipitation, while the monthly vegetation coverage was influenced by both temperature and precipitation. In grassland biome, the impacts of precipitation on monthly vegetation coverage showed time-delay effects.

Gillies R R, Kustas W P, Humes K S .

A verification of the “triangle” method for obtaining surface soil water content and energy fluxes from remote measurements of the normalized difference vegetation index(NDVI) and surface

[J]. International Journal of Remote Sensing, 1997,18(15):3145-3166.

DOI:10.1080/014311697217026      URL     [本文引用: 1]

贾宝全 .

基于TM卫星影像数据的北京市植被变化及其原因分析

[J]. 生态学报, 2013,33(5):1654-1666.

DOI:10.5846/stxb201208251199      URL     Magsci     [本文引用: 1]

植被覆盖变化是全球变化研究的重要内容之一,由于NDVI与植被的分布密度呈线性相关,是指示大尺度植被覆盖的良好指标,因此在宏观植被盖度的估算中常被应用。利用1987年9月26日和2009年9月22日的Landsat TM卫星影像,以NDVI为桥梁,分别计算了北京市域的植被盖度和大于0.1的NDVI差值指数,北京市域与不同生态区域两个尺度对其植被变化情况进行了量化分析,结果表明,2009年与1987年相比,北京市极低覆盖度、中覆盖度和高覆盖度植被的面积均有所减少,其所占全市土地面积的比例从1987年到2009年分别降低了5.15%和0.54%和0.03%;而低覆盖度和极高覆盖度植被的面积比例则分别增加了5.71%和0.01%。大于0.1的植被差值指数统计结果显示,全市域植被质量以改善为主,全市植被发生改善变化的土地面积共919302.3 hm<sup>2</sup>,其中发生轻微改善的比例为28.31%,中度改善的为41.33%,极度改善的面积为30.36%;全市植被发生退化变化的面积326931.12 hm<sup>2</sup>, 其中发生中度退化、轻微退化和极度退化的面积分别占到了退化变化土地面积的41.98%、43.20%和14.82%。从不同区域的植被差值指数看,植被发生退化变化最明显的区域为燕山山区北部、五环以内和五至六环间区域,这几个区域退化变化的植被面积占相应区域的面积比例分别达到了30.25%、58.17%和47.38%,而且均以严重退化与中度退化为主,两者合计的面积比例分别为15.79%、44.72%和34.19%。而发生退化变化面积比例最小的区域为太行山区和延庆盆地,其退化面积占该区域植被面积的比例分别为13.35%和17.02%,且退化程度均以轻微退化和中度退化为主,其面积比例介于5%-8%之间。从植被变化的驱动力看, 目前还看不出北京这种植被变化结果与气候变化之间的直接关联。北京市植被变化的驱动力主要还是人为因素。这包括了区域性的大环境绿化生态工程建设(包括山区与平原区),城市绿化市政工程建设、平原区农业结构调整、新农村生态环境建设,以及由于降水而导致的山区河岸带变化等。其中河流水面变化对河岸带植被变化的影响范围在多年平均水面线外0-150 m范围内,0-100 m范围为受影响较大的区域。

Jia B Q .

Driving factor analysis on the vegetation changes derived from the Landsat TM images in Beijing

[J]. Acta Ecologica Sinica, 2013,33(5):1654-1666.

Magsci     [本文引用: 1]

庞吉林, 张克斌, 乔娜 , .

基于RS的盐池县近10年植被覆盖度动态变化研究

[J]. 水土保持研究, 2012,19(4):112-115,121.

URL     [本文引用: 1]

为研究农牧交错区植被覆盖度的变化,从盐池县1999年、 2004年和2010年3期TM/ETM+影像图入手,利用归一化植被指数(NDVI)反演了盐池县的植被盖度,结果表明:1999年、2004年、 2010年平均植被盖度分别为24.08%,26.97%和23.92%,总体呈现出现先增加后减少的趋势。对这3a的植被覆盖度进一步进行分级,发现 1999年、2004年、2010年3个时期,低植被盖度所占的比例分别为59.61%,50.75%,62.6%,呈现先减少后增加的趋势;中等植被盖 度所占比例分别为34.54%,34.58%,29.20%,呈现先增加后减小的趋势,增加的趋势不明显;高植被盖度所占比例分别为 5.85%,14.68%,8.2%,先增加后减小。影响植被覆盖度变化的因素主要有人为及政策因素、气候因素(主要是降水)。

Pang J L, Zhang K B, Qiao N , et al.

RS-based study on dynamics of the vegetation coverage in recent 10 years in Yanchi County

[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2012,19(4):112-115,121.

[本文引用: 1]

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