基于MODIS NDVI数据的潍坊市植被覆盖动态变化分析

摘要：植被是生态环境中的重要组成部分，研究植被的生长状况对于生态保护和经济建设起着至关重要的作用。不同的地区，高低不同的植被覆盖率可能是影响本地区到底发展成为何种等级的城市，甚至是发展成为城市或者乡村的重要因素，例如，高植被覆盖度的地区，植被茂盛，植物光合作用等活动强烈，空气质量状况优良，更适宜人们生活，更容易发展成为城市;而植被覆盖度低的地区，如沙漠、戈壁等，人口密度可能会相应降低，发展成为城市可能会相对困难，这种地区，除去自然条件不适合人类生存的情况，应更重视植树造林、退耕还林、还草的过程，因此，掌握植被覆盖度的分布变化规律，对当地的绿化建设和生态发展具有重要的指导意义。

关键词：环境;数据;分析

近年来，城市植被覆盖率受到越来越多的关注，人们也在一步步的探索更多的研究方法。MODIS数据产品中的归一化植被指数（NDVI）则是被普遍使用，效果也较好的一种。NDVI数值的大小能指示植被覆盖变化，被广泛地使用于植被覆盖率变化检测和农作物估产的研究之中。

一直以来，归一化植被指数都被看作是描述植被覆盖率的重要数据。本文以潍坊市2000年、2004年、2009年和2013年4个时期的MODIS植被指数产品为数据源，其中2009年下载1-12月份数据12幅影像，利用基于NDVI的像元二分模型提取了植被覆盖率信息，分析了潍坊市14年间的植被覆盖率变化趋向，并以2009年为例，剖析了潍坊市植被覆盖的月际变化。气象数据选取了2000年、2004年、2013年9月份和2009年全年12个月的平均气温和降水量数据。

一、研究区概况

潍坊（35°32’-37°26’N， 118°10’-120°01’E） ，山东省下辖地级市，位于山东半岛的中部。潍坊市总面积15859km2。潍坊市北部平原、沿海滩涂分布广泛，南部丘陵山地广布，地势南高北低，构成几个台阶。

潍坊市属于海滨丘陵城市，气候是典型的温带季风气候，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，雨热同期，冬冷夏热，四季分明：年平均气温13.5℃，年平均降水量约为650mm.潍坊市植被覆盖率总体较高，植物品种丰富，导致其生态系统十分复杂。国内外学者运用NDVI对植被覆盖度变化分析方面做了很多研究，也取得了很多成果，给我们留下许多值得借鉴学习的研究方法，本文章利用MODIS数据分析了潍坊市2000年至2013年植被覆盖率的动态变化趋向以及2009年全年的月际植被覆盖率动态变化，并且结合对应年份、月份气象数据，分析了NDVI值与气温、降水量变化之间的联系，此次研究对于促进潍坊市生态环境保护、优化城市与乡镇的绿化格局非常有参考价值。

二、数据来源及预处理

（一）气温、降水资料

本次试验过程中用到的气温、降水量资料来源于中国气象数据网，数据集名称为中国地面气候资料月值数据集。实验选取了潍坊市2000、2004、2013年9月份以及2009年全年12个月的气温与降水量资料，利用Excel软件统计整理，最终获得研究区2000年、2004年、2009年和2013年9月份的月均气温及降水量数据图和2009年各月气温降水量数据图。

（二）MODIS13Q1遥感数据资料

本实验进行过程中使用的遥感数据来源于地理空间数据云，此次研究利用的是MODDIS13Q1产品中的分辨率为250m×250m的归一化植被指数数据，数据合成时间为16天，接下来对遥感数据进行了NDVI数据的提取、投影转换、数据裁剪等预处理，然后通过建立像元二分模型，建立植被覆盖率和NDVI之间的联系，利用公式计算植被覆盖率。基于NDVI的植被覆盖率像元二分模型可表示为：

利用公式（2.1）计算研究区域的植被覆盖率，确定纯裸土区域的NDVI值和纯植被覆盖区域的NDVI值是计算过程的关键，在获得的实验数据中，两个值都在一定范围内移动，这是因为在实际的遥感数据获取过程中，大气效应、云层和水体等地面覆盖类型的影响是不可避免的。本文根据研究区域的NDVI值的累积概率分布，选择5%至95%的数据区间，代入公式（2.1）中，分别计算各个时期的植被覆盖率，并按照潍坊市植被覆盖率总体特点和相关植被覆盖研究等级分类标准，

将计算出的F值划分为以下五个等级。

基于此等级划分表，进一步运用ENVI.classic中的Color mapping对不同区域不同等级植被覆盖率进行了颜色的划分，以便于我们更加直观的观察研究區域不同时期的植被覆盖率的动态变化。另外，我们还通过使用ENVI软件中的数据统计功能。求出不同时段研究区NDVI的平均值，并利用Excel制作成折线图。

二、数据分析与结论

（一）本次实验结果表明：潍坊市的植被覆盖率年际变化呈现下降的趋势，高植被覆盖率地区显著减少，低植被覆盖率区域增多，此现象的产生与人类活动关系密切;而植被覆盖率的月际变化结果显示，其变化与气温降水的月际变化有非常大的相关性，并且，植物的自然生长和人们农业种植活动对植被覆盖的月际变化也有很大影响。

（二）鉴于潍坊市十年间高植被覆盖率区域的显著减少，除去某些自然因素，如气温降水量等人类不可控制的影响因素，我们更应该多从自身寻找原因，例如是否因为不合理的建设开发而侵占了农用耕地、林地草地等，为了人类自身更好的生存环境，也为了子孙后代能够生活在一个更美好的地球家园中，我们更应该从自身做起，从小事做起。本文用到的MODIS遥感数据均来自地理空间数据云，在这个平台上，能利用的最新数据是2013年的，距今已经将近7年，所以本次研究成果的时效性相对较差，有待于进一步更新。

参考文献：

[1]赵鑫，王萍.基于MODIS的2008-2017年青岛市植被覆盖度动态变化分析[J].北京测绘，2018，32（10）：1133-1137.

[2]于泉州，梁春玲，刘煜杰，姜浩，孙雷刚.基于MODIS的山东省植被覆盖时空变化及其原因分析[J].生态环境学报，2015，24（11）：1799-1807.

作者简介：

张文峰（1996—）女，汉，山东省潍坊市昌乐县，学生，硕士在读，鲁东大学，学科教学。