基于SPOT 6影像的渔沟地区植被覆盖度定量估算

方 刚，郭文浩，陈 真，金成武

(宿州学院环境与测绘工程学院，安徽 宿州 234000)

基于SPOT 6影像的渔沟地区植被覆盖度定量估算

方 刚，郭文浩，陈 真，金成武

(宿州学院环境与测绘工程学院，安徽 宿州 234000)

以SPOT 6卫星影像为数据源，以安徽省灵璧县渔沟地区为研究区，利用植被指数模型和像元二分法计算渔沟地区的植被覆盖度，按照等差级数将研究区植被覆盖度密度分割为无植被覆盖区(0-0.2)、较低植被覆盖区(0.2-0.4)、中植被覆盖区(0.4-0.6)、较高植被覆盖区(0.6-0.8)和高植被覆盖区(0.8-1)5个等级，并统计不同植被覆盖区的植被面积。研究成果对磬云山灵璧石国家地质公园的生态环境建设和保护起到一定促进作用。

植被覆盖度；SPOT 6卫星；渔沟地区；NDVI；遥感定量反演

植被覆盖度是指植被的枝叶、冠层在生长区地面的垂直投影面积与研究区总面积的百分比[1,2]。植被覆盖度是衡量一个地区地表植被状况的重要指标之一[2]，对其进行定量研究和分析，是政府管理部门进行区域规划的重要决策依据之一。

植被指数是植被覆盖度的最佳指示因子，能有效提取植被信息，并且可以提高植被信息解译的可靠度和准确度[3]。大量研究成果表明，归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)能很好地反映植被类型和植被长势状况，与植被覆盖度呈正相关关系[4]。

本文以SPOT 6卫星影像为数据源，以安徽省灵璧县渔沟地区为研究区，利用NDVI和像元二分法构建植被覆盖度模型，对渔沟地区植被覆盖度进行定量反演和分级，并对渔沟地区植被覆盖情况进行定量分析，研究成果可为磬云山灵璧石国家地质公园的生态环境建设与保护研究提供基础信息。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

渔沟地区(117°33′8.93"-117°43′2.87"E，33°48′43.04"-33°57′12.41"N)位于宿州市灵璧县北部，交通优越，研究区内灵璧石资源丰富，是“天下第一石”灵璧石发源地及主产区，被评为“中国观赏石之乡”和“磬石之乡”。本文研究区主要包括童山、渔沟镇、磬云山、狼窝山、九顶山、乌鸦山、朝阳集等在内的渔沟地区，面积为239.616 km2。

1.2 数据源及图像预处理

以SPOT 6卫星影像为数据源，成像时间为2013年8月8日，轨道号为137/055，含4波段，云量为0%。在ENVI 5.1中，将渔沟地区SPOT 6多光谱影像首先进行辐射定标，再进行正射校正和大气校正，最后按指定经纬度对其进行裁剪，获取渔沟地区影像图，影像大小为2560×2600像元(空间分辨率为6 m)，其标准假彩色图见图1。

2 研究方法

2.1 NDVI的提取

归一化植被指数是监测植被生长状况和反映植被生态环境的重要指标之一[5，6]，在植被遥感研究中，NDVI是目前广泛使用的一种植被指数，其对土壤环境的变化比较敏感，在一定程度上它可消除与太阳高度角、卫星观测角、地形、云阴影和大气条件有关的辐照度条件等影响，从而增加植被覆盖度监测的灵敏性[6，7]。SPOT 6卫星多光谱影像由4个波段组成：蓝色波段(0.455～0.525 μm)、绿色波段(0.530～0.590 μm)、红色波段(0.625～0.695 μm)和近红外波段(0.760～0.890 μm)。SPOT 6多光谱影像的NDVI计算公式为：

(1)

式中：NIR指近红外波段的DN值，Red指红色波段的DN值。经计算，渔沟地区植被指数图见图2。

2.2 植被覆盖度(fractional vegetation coverage，FVC)的提取

为了更好地反映研究区植被的定量信息，更好地量化研究区植被覆盖演变程度，本文选择像元二分法模型来提取研究区的植被覆盖度(fractional vegetation coverage，FVC)[6]，其计算公式[7，8]为：

(2)

公式(2)中，NDVI为研究区内植被指数图中各像元的NDVI值；NDVIsoil为研究区内没有植被覆盖的裸土像元的NDVI值，其理论值应接近于0；NDVIveg为研究区内全植被覆盖像元的NDVI值，其理论值应接近于1。

按照Gutman[9]、李苗苗[10]等提出的计算NDVIsoil和NDVIveg方法，首先统计研究区植被指数图中NDVI值的分布状况，然后分别取“0.5%置信度的NDVI值”和“99.5%置信度的NDVI值”作为NDVIsoil和NDVIveg。根据公式(1)计算并统计，本研究中“NDVIsoil”值取“0.014”，“NDVIveg”值取“0.751”。

为更好地了解和掌握渔沟地区植被生长的空间分布状况，将NDVIsoil=0.014、NDVIveg=0.751和渔沟地区植被指数图代入公式(2)中，经计算后得到渔沟地区植被覆盖度图。根据渔沟地区植被覆盖实际情况，按照等差级数将渔沟地区植被覆盖度图(FVC)密度分割为五个等级：无植被覆盖区(0-0.2)、较低植被覆盖区(0.2-0.4)、中植被覆盖区(0.4-0.6)、较高植被覆盖区(0.6-0.8)和高植被覆盖区(0.8-1)，渔沟地区植被覆盖分布图见图3。在此基础上，利用ENVI 5.1软件对渔沟地区植被覆盖分布图中的5个等级区分别进行面积统计，统计结果见表1。

从表1中可知，渔沟地区无植被覆盖区的面积为9.895 km2，占研究区面积的4.13%；低植被覆盖区的面积为13.919 km2，占研究区面积的5.81%；中植被覆盖区的面积为20.397 km2，占研究区面积的8.51%；较高植被覆盖区的面积为46.592 km2，占研究区面积的19.44%；高植被覆盖区的面积为148.813 km2，占研究区面积的62.11%。

4 结论与讨论

利用像元二分法模型定量研究渔沟地区植被覆盖度的分布状况是切实可行的。

渔沟地区无植被覆盖区和低植被覆盖区主要集中分布在朝阳集、渔沟镇、磬云山、狼窝山、九顶山、乌鸦山和农村居民点等地。

近年来，随着磬云山国家地质公园的建设和保护，渔沟地区生态环境得到明显的改善，较高植被覆盖区和高植被覆盖区所占比例很大，主要分布在集镇周边地区、磬云山国家地质公园周边地区和林地地区。

研究成果可为灵璧县国土资源局和有关部门提供磬云山灵璧石国家地质公园的生态环境建设与保护研究的基础信息，也可为其他地质公园研究植被覆盖情况提供参考和借鉴。

[1]Purevdorj T S,Tateishi R,Ishiyama T,et al.Relationships between percent vegetation cover and vegetation indices[J].Inter J Remote Sensing,1998,19(18):3519-3535.[2]于秀娟,燕琴,刘正军,等.三江源区植被覆盖度的定量估算与动态变化研究[J].长江流域资源与环境，2013,22(01):66-74.[3]任志明,李永树,蔡国林.一种利用NDVI辅助提取植被信息的改进方法[J].测绘通报，2012,(07):40-43.

[4]Yue Y M,Zhang B,Wang K L,et al.Remote sensing of indicators for evaluating Karst rocky desertification[J].J Remote Sensing,2011,15(04):722-728.

[5]Xu X N,Hirata E,Tokashiki Y,et al. Structure and species diversity of subtropical evergreen broad leaved forest in northern Okinawa Island[J].Japan J For Res,2001,6(03):203-210.

[6]陈妮,李谭宝,张晓萍,等.北洛河流域植被覆盖度时空变化的遥感动态分析[J].水土保持通报,2013,33(03):206-210.

[7]罗慧芬,苗放,叶成名,等.汉川地震前后茂县植被覆盖度变化研究[J].水土保持通报,2013,33(03):202-205.

[8]Chen Y H,Li X B,Shi P J.Landscape spatial temporal pattern analysis on change in the fraction of green vegetation based on remotely sensed data:A case study in Haidian district,Beijing[J].Acta Ecological Sinica,2002,22(10):1581-1586.

[9]Gutman G G.Vegetation indices from AVHRR:An update and future prospects[J].Remote Sensing Environ,1991,35(2/3):121-136.

[10]李苗苗.植被覆盖度的遥感估算方法研究[D].北京:中国科学院遥感应用研究所,2003.

[责任编辑：刘守义 英文编辑：刘彦哲]

Quantitative Estimation of Vegetation Coverage in Yugou District Based on SPOT 6 Image

FANG Gang，GUO Wen-hao，CHEN Zhen，JIN Cheng-wu

(School of Environment Science and Surveying Engineering，Suzhou University，Suzhou，Anhui 234000,China)

Using Yugou district of Lingbi county in Anhui province as the study area,and the SPOT-6’s image as the data source,the fractional vegetation coverage was extracted by the NDVI and pixel dichotomy models. According to the arithmetic progression,the study area was divided into no vegetation coverage zone,low vegetation coverage zone,vegetation coverage zone,high vegetation coverage zone and extremely high vegetation coverage zone,and counted the areas of different vegetation coverage aones.Research results will play a certain role on the ecological environment construction and protection of Qingyunshan National Geological Park.

fractional vegetation coverage; SPOT 6 satellite; Yugou district; NDVI; remote sensing quantitative inversion

自然灾害过程与防控研究安徽省重点实验室开放基金项目(ZH201307)；安徽省大学生创新创业训练计划项目(AH201410379051)；宿州学院优秀青年人才项目(2014XQNRL002)；宿州学院学术技术带头人项目(2014XJHB06)；宿州学院专业带头人项目(2014XJZY10)；安徽省精品资源共享课程(2013gxk097)资助。

方刚(1977-)，男，安徽潜山人，副教授，硕士，主要从事资源环境遥感、地图制图研究。

TP 79：P 966

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2015.06.012

来稿日期：2015-09-08