基于NDVI的甘肃省2015年天然草原植被长势监测评价

王炳煜，孙　斌，姜佳昌，张　洁，吴　江

（甘肃省草原技术推广总站，甘肃 兰州 730010）

基于NDVI的甘肃省2015年天然草原植被长势监测评价

王炳煜，孙斌，姜佳昌，张洁，吴江

（甘肃省草原技术推广总站，甘肃 兰州 730010）

采用甘肃省范围内2015年与2014年第161、193、225期NDVI数据，进行植被长势指数计算，对2015 年6-8月天然草原植被月度长势进行监测评价。2015年草原植被总体生长状况比上年略差。6月全省草原植被总体长势略好于上年，7-8月略差于上年。6月长势好于7-8月，呈现“前期长势较好，后期长势较差”的态势。草原植被长势与降水趋势有一定相关性。

NDVI天然草原植被长势监测评价

草原植被长势是指草原植被的总体生长状况与趋势［1］，尤其是6-8月牧草生长旺盛的月度情况，对于指导农牧民畜牧业生产和草原管理部门提供决策依据尤为重要。地面监测只能够满足小范围的监测需要，而遥感监测能够进行大范围、高时间分辨率的监测。本研究正是采用MODIS衍生NDVI数据产品，对甘肃省天然草原植被长势进行遥感监测评价。

一、材料与方法

（一）研究区

研究区为甘肃省境内天然草原。全省天然草原具有低平地草甸、高寒草甸、山地草甸、高寒荒漠、高寒荒漠草原、暖性草丛、暖性灌草丛、暖性稀树灌草丛、温性草甸草原、温性草原、温性草原化荒漠、温性荒漠、温性荒漠草原、沼泽14个草原类［2］。甘肃省地处北纬32°31′～42°57′，东经92°13′～108°46′，所辖14个地州市为兰州、白银、临夏、定西、庆阳、平凉、天水、陇南、甘南、武威、金昌、张掖、酒泉、嘉峪关。

（二）研究数据

1.遥感数据获取与处理

从美国航空航天局（NASA）的网站（http：//ladsweb.nascom. nasa.gov/data/search.html）免费下载MODIS数据。本研究下载2015、2014年第161、193、225天开始 16d合成的h25v4、h25v5、h26v5三景的MOD13Q1影像数据产品，其空间分辨率为250m。用MRT软件工具，对MODIS数据进行提取NDVI、图幅拼接、投影转换等处理。在ERDAS中，用全省的省界矢量文件AOI掩膜生成全省NDVI图，并用mask模块剔除NDVI图上的非草地区域。

2.植被长势指数计算

在ERDAS中，对2015年与2014年的同期NDVI影像的每个像元进行如下公式的计算，生成2015年与2014年第161、193、225期NDVI影像比较图。

公式中：R是植被长势指数，NDVI2015是2015年第161 （193、225）期像元的NDVI值，NDVI是2014年第161（193、225）期像元的NDVI值。

3.植被长势等级划分

为了直观地表示植被长势与上年相比的情况，根据R值大小，将其分为3个等级范围，即偏好（R＞0.1），持平（0.1≥R≥-0.1），偏差（R＜-0.1）［3］。

4.图像数据分析

利用ERDAS对全省偏好、持平、偏差的草原面积进行统计。在ArcGIS中，对全省偏好、持平、偏差的草原分布进行不同颜色显示，生成全省月度草原植被长势分布图。

二、结果与分析

2015年草原植被总体生长状况比上年略差。6月全省草原植被总体长势略好于上年，7-8月略差于上年。6月，与上年同期相比，全省40%的草原植被生长状况偏好，34%的草原植被生长状况持平，26%的草原植被生长状况偏差。河西走廊东部与中部、陇中黄土高原区中部、甘南中部各县市区的草原植被长势好于上年同期，河西东部、肃北东北部、陇中黄土高原区北部、甘南中部以外地区各县市区略差于上年同期，其余地区与上年持平。7月，与上年同期相比，全省23%的草原植被生长状况偏好，54%的草原植被生长状况持平，23%的草原植被生长状况偏差。河西走廊中南部（肃北南部、肃南西部、金昌市、民勤县）、陇中黄土高原区中部（定西市）的草原植被长势好于上年同期，陇中黄土高原区东北部（白银市）与西北部（环县、华池县）各县市区略差于上年同期，其余地区与上年持平。8月，与上年同期相比，全省21%的草原植被生长状况偏好，48%的草原植被生长状况持平，31%的草原植被生长状况偏差。河西走廊西部、祁连山沿线（肃北、肃南西部、阿克塞县、玉门市）、陇中黄土高原区中部（定西市）的草原植被长势好于上年同期，河西走廊中东部、陇中黄土高原区北部（白银市、兰州市）与西北部（环县、华池县）各县市区略差于上年同期，其余地区与上年持平。

我省2015年6月长势好于7-8月，呈现“前期长势较好，后期长势较差”的态势。6月总体长势偏好的草原面积占全省面积的40%，远高于偏差的草原面积比重。7月、8月总体长势偏好的草原面积比重逐渐下降，逐渐低于偏差的草原面积比重（见图1）。

图1　2015年我省天然草原植被长势对比

2015年4月全省大部气温普遍偏高，降水偏多，5月全省大部地区气温接近常年同期，降水分布不均，为草原返青提供了很好的气候条件，因此，6月全省草原长势较好。而6-8月，气温正常，降水偏少，使全省草原长势差于上年。由此印证了降水对草原长势的影响有一定的滞后性，草原植被长势与降水趋势有一定相关性［4］。

三、讨论

MODIS衍生NDVI数据产品具有大尺度、高时间分辨率、连续性等特点，可作为天然草原植被长势监测的数据源，运用植被长势指数计算方法可进行草原植被长势的监测评价［5］。根据6～8月全省NDVI的分析，2015年草原植被总体生长状况比上年略差。6月全省草原植被总体长势略好于上年，7～8月略差于上年。6月长势好于7～8月，呈现“前期长势较好，后期长势较差”的态势。草原植被长势与降水趋势有一定相关性。

［1］杨邦杰，裴志远.农作物长势的定义与遥感监测［J］.农业工程学报，1999，15（3）：214-218.

［2］马范，石隐孝，向得福，等.甘肃草地资源［M］.兰州：甘肃科学技术出版社，1999.

［3］徐斌，陶伟国，杨秀春，等.中国草原植被长势MODIS遥感监测［J］.草地学报，2006，14（3）：242-247.

［4］于海达，杨秀春，徐斌，等.10年来锡林郭勒盟草原植被长势变化及其影响因子分析 ［J］.地球信息科学学报，2013，15（2）：270-279.

［5］吴炳方，张峰，刘成林，等.农作物长势综合遥感监测方法［J］.遥感学报，2004，8（6）：498-514.

（编辑：刘国华）

S812.6

A

1673-9019（2016）21-0032-02

2016-09-01

王炳煜（1984-），男，甘肃民乐人，畜牧师，主要从事天然草原监测与评价研究。