基于NDVI九寨沟地震前后植被覆盖变化与温度的相关性分析

马冠男

摘要：2017年九寨沟地震给当地的植被造成了破坏，研究该地区植被覆盖度的变化及驱动因子，有利于了解震后植被的恢复情况，并采取相应措施。本文选取2015年3月-2020年2的MODIS/NDVI遥感影像数据，利用像元二分法等对九寨沟县的植被覆盖度的时空变化进行分析，并结合相关性分析法等进行NDVI与温度的相关性分析。结果表明：西南地区NDVI值与温度呈现负相关或不相关，且震后范围扩大;东部地区及东南部地区NDVI与温度的相关性较强。

关键词：九寨沟县;植被覆盖变化;温度因子;NDVI

分类号：TE626

1.前言

1.1研究背景

四川省位置特殊，处于各种地震带上，例如龙门山地震带、鲜水河地震带等，所以四川地区地震发生较为频繁，而地震大多分布在东经104度以西地区。2017年8月8日，四川省北部阿坝州九寨沟县发生7.0级地震，九寨沟核心景区西部5公里比芒村为震中区域，北纬33.20度，东经103.82度，震源深度为20公里。

1.2研究意义

植被是生态系统中必不可少的组成部分，绝大多数植物的光合作用可以合成有机物，它们还可以吸收二氧化碳，释放人类所需的氧气，占有生态系统的核心地位。植被参与着物质循环、能量流动环节，具有维持生物多样性的作用。九寨沟地震给当地自然环境造成了严重的破坏，使得植被资源破坏，水土流失加快，对一些珍稀植物等也造成了不同程度的影响。

2.研究区概况

九寨沟县位于四川省阿坝藏族羌族自治州，介于北纬32°53′-33°43′，东经103°27′-104°26′。东北与甘肃省交界，西南与四川省若尔盖县、平武县、松潘县接壤。九寨沟县下辖5个镇（永乐镇、漳扎镇、双河镇、黑河镇、勿角镇）、9个乡（永丰乡、永和乡、安乐乡、白河乡、保华乡、郭元乡、草地乡、玉瓦乡、大录乡），总面积5288平方千米。地势呈现东南低，西南、西北高的特点，大部分为高山，地形有层次的变化，海拔落差较大。九寨沟地区属于高原湿润气候，山顶严寒，积雪不能融化。自然资源丰富。九寨沟景区处于九寨沟县内，世界自然遗产、国家重点风景名胜区、国家5A级旅游景区、国家级自然保护区。

3.数据处理

3.1 NDVI数据

NDVI数据来源于美国NASA网站（https：//ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/）。MODIS中分辨率成像光谱仪是Terra和Aqua两颗卫星上的重要传感器。本文选择Terra卫星测得的MOD13Q1产品数据，是采用sinusoidal投影方式的三级网格陆地植被数据产品，空间分辨率250m，时间分辨率16天。下载的HDF格式的NDVI时间序列数据影像用MRT软件进行格式轉换、重投影为WGS-84和镶嵌等预处理，所选用的数据产品共有NDVI，EVI等12个波段，处理时只选用NDVI即可。

3.2 温度数据

温度数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心（http：//www.resdc.cn/）的逐月excel格式数据，选取四川省与甘肃省共66个气象站点，包括最高气温、最低气温和平均气温，时间尺度为2015.3-2020.3，选取平均气温作为气温数据的研究指标。气温数据采取每个季度的平均值进行分析研究。将整理好的气温数据导入ArcMap，导出采集点，再将采集点重投影，利用克里金法对其进行插值处理，此时输出像元大小与MODIS/NDVI一致，方便后续分析相关性，掩膜提取后重分类制作温度专题地图。

4.相关性分析

气温是影响植被覆盖的主要因素之一，将导出的气温数据进行相关性与显著性计算，归一化分析等步骤来分析震前震后植被与温度相关性。

本文研究相关性分为相关性r和显著性p。相关性r有正负之分，当r>0，代表正相关;当r<0，代表负相关。|r|>0.8，代表相关性极强;0.6<|r|<0.8，代表相关性强;0.4<|r|<0.6，代表相关性为中等强度;|r|<0.4，代表相关性弱或者不具有相关性。显著性p分为三种等级：当p<0.01，代表极显著;当0.010.05，代表不显著。

如图4-1，震前西南部分边缘地区NDVI与温度不显著弱相关性或不具有相关性，极少部分有不显著中等强度负相关，不显著强负相关极少分布在南部地区，东北部、中部、东南部、东部呈现极显著极强相关，显著强相关地区较少且分布分散，不显著强相关、显著极强相关、不显著中等强度相关较少且分布分散。震后不显著弱相关或不相关主要集中在西南部分地区，少部分在中北部及东部边缘，东北部、中部及东南部主要呈现极显著极强相关，显著强相关地区较少且分布分散，极少地区出现负相关现象。

通过震前震后温度与NDVI相关性图的对比发现，震前西南部分相关性要强于震前的相关性，且震后存在负相关性的地区范围要大于震前，不具有相关性的地区也在扩大，但是震后东北部、中部、西北部少部分及东南部相关性要强于震前。此种变化说明地震前后温度与NDVI相关性发生变化与地震的发生脱不了关系。海拔较低的地区NDVI与温度相关性较强。

如图4-2、图4-3，震前具有相关性的像元个数占绝大多数，经计算，大约为72050个，占总数约91.26%;不具有相关性的像元个数为6791个，占总数约为8.6%;具有负相关性的像元个数为103，占总数约0.14%。

5.结论

植被覆盖应该与温度有着密切的关系，但是九寨沟县西南地区NDVI值与温度呈现负相关或不相关，且震后范围扩大，综合地震主要发生在该地区西南部的实际情况，地震对当地西南部分的植被有着较大的破坏。当地政府应该积极采取措施，努力恢复当地的生态。

【1】李晶晶. 近30年来中国西部八省NDVI时空变化及驱动力分析[D].中国矿业大学，2019.

【2】武正丽. 2000～2012年祁连山植被覆盖变化及其对气候的响应研究[D].西北师范大学，2014.

【3】辛奇. 大宁河流域植被变化及其驱动力分析[D].成都理工大学，2019.

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