福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院 許慧瓊 楊文龍

基于NDVI對(duì)長(zhǎng)樂市植被現(xiàn)狀的分析

福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院 許慧瓊 楊文龍

一、長(zhǎng)樂市概況

長(zhǎng)樂市位于福建省東部沿海、閩江口南岸，東瀕臺(tái)灣海峽，西與閩侯縣毗鄰，南與福清市相連，北與馬尾區(qū)隔江相望。該市地理坐標(biāo)為北緯 25°40′～26°04′，東經(jīng) 119°24′～119°59′，陸地總面積658 km2，其中耕地面積321 km2。長(zhǎng)樂市屬于準(zhǔn)半島，地貌為低山丘陵，山丘呈“丁”字形分布于中部和南部,水域(含界內(nèi)閩江)面積50.67 km2，海域面積約1 000 km2，江海岸線長(zhǎng)130 km。長(zhǎng)樂市氣候暖熱濕潤(rùn)，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，植被類型屬亞熱帶季雨林。年平均氣溫19.3 ℃，年實(shí)際日照時(shí)數(shù)1 837.6 h，無霜期333 d。年降水量1 382.3 mm，5－6月份降水量占年降水量的24% ～ 34%，7－9月份降水量占年降水量的29% ～ 42%。

二、植被實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理

1．植被實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源，運(yùn)用Sport遙感圖像數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)格式為TIFF。2008年,長(zhǎng)樂市分別采用SPOT–5（2.5 m）分辨率全色和SPOT–5（10 m）分辨率多光譜數(shù)據(jù)為遙感數(shù)據(jù)源生成TIFF圖像。這兩幅影像的成像時(shí)間基本一致，在分析變化時(shí)具有可比性。數(shù)據(jù)經(jīng)過輻射校正、幾何粗校正、大氣訂正等處理，增強(qiáng)了其對(duì)植被的敏感度，減少了外部干擾因素。

2．植被實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。處理步驟如下：

（1）在分辨率為10 m的影像上，進(jìn)行（band3*3+band1）/4的波段運(yùn)算，得到接近藍(lán)色波段的波動(dòng)值。并將其與2，3波段融合，顯示出接近真彩色波段的影像，有利于目視解譯。

（2）將分辨率為2.5 m的影像中的波段與分辨率為10 m的彩色影像進(jìn)行brovey變化，使植被區(qū)中同一類型地物內(nèi)部平滑、邊界突出，有助于畫圖。

（3）通過比較幾種圖像的增強(qiáng)效果，選定用經(jīng)過線性拉伸2%的增強(qiáng)處理后的影像，并進(jìn)行銳化。

（4）通過比值變換和對(duì)比度變換來消除山體陰影。

（5）對(duì)比長(zhǎng)樂市行政圖對(duì)邊界進(jìn)行裁剪。處理后的長(zhǎng)樂市植被分布如圖1所示。

圖1 長(zhǎng)樂市植被分布

三、土地利用類型及判讀標(biāo)志

1.土地利用類型劃分。按照歐洲土地分類系統(tǒng)，結(jié)合研究區(qū)特殊的低山丘陵地貌，可將研究區(qū)土地利用類型分為6類，分別是人工地面、建設(shè)用地、森林及半自然區(qū)域、農(nóng)用地、濕地和水域。本文，筆者選取森林及半自然區(qū)域作為研究對(duì)象。其中，森林及半自然的區(qū)域的二級(jí)分類還包括森林和灌叢及草本植被區(qū)。

2.遙感影像預(yù)判?？梢岳眠b感影像預(yù)判對(duì)森林及半自然區(qū)域進(jìn)行用地判讀標(biāo)志。直接判讀標(biāo)志是指能夠直接反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感圖像的各種特征，包括遙感影像上的色調(diào)、色彩、大小、形狀、陰影、紋理、圖形等。解譯者利用直接解譯標(biāo)志可以直觀識(shí)別遙感圖像上的目標(biāo)地物。森林及半自然區(qū)域用地判讀標(biāo)志如下：

（1）形狀。森林及草地在遙感影像上常呈塊狀分布且形狀不規(guī)則，邊界常呈波浪線條，多分布在山地及丘陵周圍。

（2）色調(diào)和色彩。色調(diào)和色彩是地物波譜在圖像片的表現(xiàn)。采用不同波段融合的圖像，其色調(diào)反映的意義是不同的。本文，筆者所選用的波段融合后的森林及草地在影像上呈綠色。密集區(qū)域的顏色純正，密度稀疏區(qū)域的顏色較淺。

（3）位置。森林及草地多分布在山地或者丘陵地帶。市區(qū)以及海邊也偶見分布。

四、研究方法及結(jié)果

1.研究方法。

（1）NDVI的概念。歸一化植被指數(shù)（NDVI）是近紅外波段NIR與可見光紅波段RED數(shù)值之差與這兩個(gè)波段數(shù)值之和的比值，即NDVI＝（NIR－RED）／（NIR＋RED）。

（2）NDVI值。NDVI是植物生長(zhǎng)狀態(tài)及植被空間分布密度的最佳指示因子，可在很大程度上消除地形和大氣的干擾，與植物分布密度呈線性相關(guān)。NDVI值為－1 ～ 1，負(fù)值表示地面覆蓋為云、水、雪等，對(duì)可見光高反射；0表示有巖石或裸土等，NIR和RED近似相等；正值表示地表有植被覆蓋，且數(shù)值隨覆蓋度增大而增大。

（3）根據(jù)NDVI值反映長(zhǎng)樂市植被的覆蓋度。根據(jù)NDVI指數(shù)數(shù)值對(duì)長(zhǎng)樂市覆蓋度進(jìn)行等級(jí)劃分，分析長(zhǎng)樂市的植被分布狀況。對(duì)分辨率為10 m的波段進(jìn)行NDVI變換，生成NDVI圖。NDVI值越大，所呈現(xiàn)出來的顏色越淺。NDVI變換后長(zhǎng)樂市植被分布如圖2所示。

圖2 NDVI變換后長(zhǎng)樂市植被分布

2．研究結(jié)果。

（1）長(zhǎng)樂市植被指數(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)。NDVI的取值為-1 ～ 1，在圖2中最大值為0.640 449，最小值為－0.711 538，平均值為-0.118 260。根據(jù)不同數(shù)值植被覆蓋區(qū)的情況，可以對(duì)植被覆蓋最好的區(qū)域和植被覆蓋最差區(qū)域的NDVI值進(jìn)行比較，將NDVI圖像等密度分割劃分出等級(jí)。長(zhǎng)樂市植被分布NDVI圖像等級(jí)如圖3所示。

圖3 NDVI圖像等級(jí)

根據(jù)NDVI圖像等密度劃分原則，又可以將圖像上的植被情況分為4級(jí)。其植被分布等級(jí)情況見表1。

表1 長(zhǎng)樂市植被等級(jí)情況

根據(jù)谷歌地圖、NDVI處理及實(shí)地考察所得的數(shù)據(jù)可知，目視解譯得到森林及半自然用地的二級(jí)分類。將行政區(qū)圖層轉(zhuǎn)化成興趣區(qū)突出森林及半自然用地，可以更直觀地看出長(zhǎng)樂市區(qū)的森林及半自然用地分布情況。

（2）長(zhǎng)樂市植被分布中存在的問題。雖然長(zhǎng)樂市的植被覆蓋度為良，植被覆蓋度較高，但其中也存在一些問題。長(zhǎng)樂市植被分布等密度分布情況如圖4所示，目視解譯所得的森林及半自然區(qū)域二級(jí)分類情況如圖5所示。

圖4 長(zhǎng)樂市植被等密度分布情況

圖5 長(zhǎng)樂市森林及半自然區(qū)域二級(jí)分類情況

將圖4，圖5進(jìn)行比較可知，長(zhǎng)樂市的植被分布存在以下幾個(gè)問題。

一是植被分布不均勻，較為集中。長(zhǎng)樂市的大部分植被集中分布在西部，呈帶狀分布。這與長(zhǎng)樂市山地丘陵多集中在西部，并且山地呈北東西南走向有關(guān)。

二是長(zhǎng)樂市區(qū)的植被覆蓋率較低。市區(qū)內(nèi)多為草地植被，人工林和生態(tài)林較為缺乏。

三是沿海防護(hù)林系統(tǒng)不夠完善。沿海防護(hù)林較少、結(jié)構(gòu)不夠合理，防護(hù)林系統(tǒng)不完善。為此，要加強(qiáng)沿海地區(qū)的防護(hù)林建設(shè)，保障生態(tài)安全和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

五、加強(qiáng)長(zhǎng)樂市森林及半自然用地利用的措施

1.提高植被覆蓋率。通過退耕、退果、退養(yǎng)還林等措施，有效提升防護(hù)林的功能；可以利用廢雜地、閑置地建設(shè)鄉(xiāng)村公園；在河道水系種植多種樹種，擴(kuò)大綠色領(lǐng)地，不斷提高森林覆蓋率。

2.加強(qiáng)市內(nèi)林業(yè)公園的建設(shè)。這樣，不僅可以增加城市綠化面積，給市民提供適宜的生活環(huán)境，而且對(duì)長(zhǎng)樂市的生態(tài)旅游經(jīng)濟(jì)也有一定的促進(jìn)作用。

3.加強(qiáng)監(jiān)管力度。在沿?；闪謳У慕ㄔO(shè)過程中，基干林帶內(nèi)的各類非法養(yǎng)殖場(chǎng)、采砂場(chǎng)是影響建設(shè)的主要問題。為此，今后要明確沿?；闪謳У姆秶?，進(jìn)行合理規(guī)劃；配置專職護(hù)林員，強(qiáng)化管護(hù)力度；對(duì)于污染和損害沿海防護(hù)林的事故，一定要予以嚴(yán)肅處理。

4.加強(qiáng)沿海防護(hù)林的建設(shè)。沿海防護(hù)林具有削弱風(fēng)速、減小地表溫度日較差、減輕“海煞”危害、防蝕效應(yīng)和抗臺(tái)風(fēng)的防護(hù)效益等功能。因此，加強(qiáng)沿海防護(hù)林建設(shè)勢(shì)在必行。

六、結(jié)論

綜上，長(zhǎng)樂市要依托當(dāng)?shù)刈匀恢脖坏馁Y源優(yōu)勢(shì)，建立以森林植被為主體的生態(tài)體系，充分發(fā)揮森林的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)功能，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)人與自然和諧相處的生態(tài)區(qū)。筆者認(rèn)為，加快造林綠化是提高長(zhǎng)樂市森林覆蓋率的基礎(chǔ)措施，是拓展環(huán)境承載空間的有效途徑，是打造宜居環(huán)境的根本舉措，也是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要組成部分。