2000年——2020年珠...植被覆蓋度時(shí)空變化特征研究_馮建平

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第57卷第1期廣東蠶業(yè)Vol.57,No.012023年1月GUANGDONGCANYEJan.2023DOI：10.3969/j.issn.2095-1205.2023.01.112000年—2020年珠江流域植被覆蓋度時(shí)空變化特征研究馮建平（西華師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院四川南充637009）?摘要文章基于GoogleEarthEngine平臺(tái)，在MODISEVI數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合像元二分法模型和一元線性回歸兩種方法來研究珠江流域2000年—2020年植被覆蓋度時(shí)空變化特征。結(jié)果表明：（1）2000年—2020年研究區(qū)內(nèi)植被覆蓋度以0.0029/a的速率波動(dòng)上升；（2）珠江流域植被覆蓋度空間上明顯呈西高東低分布格局，植被覆蓋度呈現(xiàn)改善趨勢(shì)的區(qū)域面積大于呈退化趨勢(shì)的區(qū)域面積，且大部分低植被覆蓋度區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)橹兄脖桓采w度區(qū)域。研究結(jié)果有助于了解地區(qū)生態(tài)環(huán)境演變，對(duì)于指導(dǎo)地區(qū)生態(tài)修復(fù)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。關(guān)鍵詞植被覆蓋度；EVI；珠江流域；時(shí)空變化；趨勢(shì)分析中圖分類號(hào):Q948文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):2095-1205(2023)01-34-04植被作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，通過光變化特征，從宏觀方面了解區(qū)域植被變化趨勢(shì)分布合作用吸收二氧化碳和水生成氧氣和有機(jī)質(zhì)，在水循狀況，旨在為珠江流域生態(tài)修復(fù)和可持續(xù)發(fā)展提供[1-2]環(huán)和碳循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用。植被覆蓋變化決策依據(jù)。可以作為反映植被健康和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要指1研究區(qū)概況標(biāo)，監(jiān)測(cè)植被覆蓋度的時(shí)空動(dòng)態(tài)對(duì)于及時(shí)準(zhǔn)確地評(píng)估[3-4]生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)政策的效益至關(guān)重要。常用于計(jì)算或珠江流域位于我國(guó)的西南部，橫跨云南、貴州、者表征植被覆蓋度的植被指數(shù)有歸一化植被數(shù)據(jù)廣西、江西、福建、廣東6個(gè)省級(jí)行政單元，流域面2（NDVI）和增強(qiáng)植被指數(shù)（EVI），與NDVI相比，積44.68萬km。研究區(qū)地勢(shì)總體上呈西高東低，從西EVI在合成算法上做了進(jìn)一步的優(yōu)化，有效地克服了到東依次跨過云貴高原、廣西丘陵、珠江三角洲三大[5-6]NDVI容易過飽和的問題。地貌單元，海拔范圍為-55m～2890m。研究區(qū)內(nèi)氣王行漢等基于MODISEVI數(shù)據(jù)，利用相關(guān)性分候以亞熱帶季風(fēng)氣候?yàn)橹?，多年平均氣溫?4℃～析方法探討2004年—2013年珠江流域植被變化對(duì)氣22℃間，多年平均降水在660mm～2200mm間，受象因子和人類活動(dòng)因子的響應(yīng)，研究結(jié)果表明珠江流海陸位置和地形的共同作用，降水量呈現(xiàn)由西向東逐[7][9]域人類活動(dòng)對(duì)植被變化影響程度大于自然環(huán)境。王漸增加的趨勢(shì)。睿卿等利用一元線性回歸方法探討2000年—2015年2數(shù)據(jù)來源與研究方法珠江流域NDVI植被時(shí)空變化特征，并運(yùn)用地理探測(cè)器探討自然環(huán)境因素與人為活動(dòng)因素兩類因素對(duì)研究2.1數(shù)據(jù)來源區(qū)內(nèi)植被NDVI時(shí)空變化的影響程度，研究結(jié)果表明本文數(shù)據(jù)來源于GEE遙感云平臺(tái)，分辨率為珠江流域平均植被覆蓋呈明顯改善趨勢(shì)且人類活動(dòng)對(duì)250m，時(shí)間分辨率為16d，具體處理過程如下：首[8]植被變化影響程度大于自然環(huán)境。先利用GEE網(wǎng)頁端的JavaScriptAPI接口訪問2000年綜上所述，關(guān)于珠江流域植被覆蓋變化的研究—2020年全球范圍的MOD13Q1EVI產(chǎn)品數(shù)據(jù)集，其主要集中在NDVI時(shí)空變化特征及其與氣候、地形等次根據(jù)矢量范圍篩選和裁剪出位于珠江流域的影像數(shù)因子之間的關(guān)系上，而利用MODISEVI對(duì)珠江流域據(jù)集，最后采用最大值合成法獲取2000年—2020年[10]植被覆蓋度動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)進(jìn)行研究較少。故本文利共21年的最大EVI時(shí)間序列影像。用GoogleEarthEngine（GEE）平臺(tái)，以MODISEVI2.2研究方法數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用像元二分法和一元線性回歸兩種2.2.1GoogleEarthEngine云平臺(tái)方法分析珠江流域2000年—2020年植被覆蓋度時(shí)空GoogleEarthEngine是谷歌公司研發(fā)的云計(jì)算平?作者簡(jiǎn)介：馮建平（1995—），男，漢族，四川宜賓人，碩士研究生在讀，研究方向?yàn)橘Y源與環(huán)境遙感?！?4·

1第1期2000年—2020年珠江流域植被覆蓋度時(shí)空變化特征研究第57卷臺(tái)，其不僅可以提供海量的地理空間數(shù)據(jù)，還可以在結(jié)果進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)合θSlope和顯著性水平的結(jié)線對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、編輯和可視化等果，將植被覆蓋度變化趨勢(shì)劃分為5個(gè)類型，如表1一系列的操作。它提供的數(shù)據(jù)包括各種常用的光學(xué)影所示。像、雷達(dá)影像、氣象和地形等數(shù)據(jù)集，容量達(dá)到PB表1植被覆蓋度變化趨勢(shì)分類標(biāo)準(zhǔn)級(jí)。GEE可以實(shí)現(xiàn)快速、大量地處理數(shù)據(jù)，而不受空間和時(shí)間限制，這有助于研究者快速地監(jiān)測(cè)和量化地斜率顯著性水平植被覆蓋度變化趨勢(shì)表動(dòng)態(tài)變化。目前，GEE已被廣泛應(yīng)用于植被、水、p≤0.01顯著退化城鎮(zhèn)和土地利用變化監(jiān)測(cè)等地學(xué)遙感研究[11]。θSlope＜00.01＜p≤0.05退化2.2.2最大值合成法p＞0.05基本不變?yōu)榱烁玫亟档驮?、大氣和太陽高度角等因素?duì)MODISEVI數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響程度，本研究采用最大值θSlope≥00.01＜p≤0.05改善[12]p＜0.01顯著改善合成法逐年合成珠江流域植被EVI的年最大值，具體計(jì)算公式如下：3結(jié)果與分析EVI=max(EVI)（1）ij3.1植被覆蓋度的時(shí)間變化特征式中，EVIi表示像元第i年的EVI最大值，EVIj為了更好地體現(xiàn)珠江流域植被覆蓋度年際間的變表示像元第i年第j景的EVI值?；?，逐年求取研究區(qū)內(nèi)全部像元FVC的平均值表示當(dāng)2.2.3像元二分法模型年珠江流域整體的植被覆蓋程度，繪制2000年—2020像元二分法是線性混合像元分解最簡(jiǎn)化的一種模年珠江流域年最大EVI均值圖（見圖1）。研究區(qū)在近型，其原理是假設(shè)每個(gè)像元物質(zhì)都由植被和非植被兩21年內(nèi)植被覆蓋度平均值呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，最小值部分組成，植被與非植被的面積在像元中所占的比例出現(xiàn)在2000年，為0.529，于2018年達(dá)到最大值是二者的權(quán)重。植被覆蓋度就是植被所對(duì)應(yīng)的權(quán)重，0.589。從擬合的線性關(guān)系可知，2000年—2020年珠具體計(jì)算方法如下：江流域植被覆蓋度的增加趨勢(shì)為0.0029/a，表明研究EVI-EVIFVC=soil區(qū)植被覆蓋呈現(xiàn)改善的趨勢(shì)。（2）EVI-EVIvegsoil式中，F(xiàn)VC是植被覆蓋度，EVI是純土壤端soil元對(duì)應(yīng)的EVI值，EVIveg是純植被端元對(duì)應(yīng)的EVI值。在復(fù)雜的環(huán)境下，EVIsoil和EVIveg會(huì)隨著時(shí)空環(huán)[11]境變化而改變。參考已有的研究，本研究選取對(duì)應(yīng)年份影像像元數(shù)累計(jì)百分比0.5%的為純土壤端元對(duì)應(yīng)EVI，99.5%的為純植被端元對(duì)應(yīng)EVI。soilveg2.2.4趨勢(shì)分析法圖1珠江流域2000年—2020年植被覆蓋度的為了更加清楚地掌握2000年—2020年間珠江流年際間變化域的時(shí)空變化特征，利用一元線性回歸的方法分析逐個(gè)像元植被覆蓋度的變化趨勢(shì)，具體計(jì)算公式如下：3.2植被覆蓋度的空間變化特征nnn利用Matlab2019a軟件編程實(shí)現(xiàn)逐像元求取2000nΣΣ()iFVC×-iΣFVCii年—2020年間植被覆蓋度的均值后，參考相關(guān)研究文ii==11i=1θSlope=nn（3）[11,13]22獻(xiàn)，利用ArcGIS10.3的重分類工具把植被覆蓋等niΣΣ-()iii==11級(jí)分為以下5類：植被覆蓋度小于5%的為無植被覆式中：n為研究時(shí)間段的總年數(shù)；FVCi為像元第蓋，介于5%與30%之間的為劣覆蓋度，介于30%與i年植被覆蓋度的大??；θ表示2000年—2020年50%之間的為低覆蓋度，介于50%與70%之間的為中Slope珠江流域植被覆蓋度的變化趨勢(shì)，θ的正負(fù)代表覆蓋度，大于70%的為高覆蓋度。最終得到近21年來Slope研究區(qū)植被覆蓋度變化方向，θ絕對(duì)值的大小表珠江流域植被覆蓋度空間分布格局，如圖2所示。從Slope示植被覆蓋度變化的程度。為了更好地劃分植被覆蓋研究區(qū)域整體上看，呈現(xiàn)西高東低的分布格局。高覆度變化趨勢(shì)，用F檢驗(yàn)法對(duì)植被覆蓋度變化趨勢(shì)分析蓋度主要分布于海拔較高的林地區(qū)域，由于海拔相對(duì)·35·

2第1期2000年—2020年珠江流域植被覆蓋度時(shí)空變化特征研究第57卷適中，水熱條件較好，適宜植被生長(zhǎng)，如曲靖市東南域，這部分區(qū)域坡度小，地形平坦，受人為活動(dòng)的影部、文山壯族苗族自治州東北部、百色市西北部。劣響較大，如南寧市、柳州市、桂林市、汕頭市、潮州覆蓋度和無植被覆蓋主要分布于低海拔的建設(shè)用地區(qū)市等地級(jí)市的城區(qū)，珠江三角洲的粵港澳大灣區(qū)。圖2珠江流域2000年—2020年植被覆蓋度分布格局為了更加清晰地了解2000年—2020年各等級(jí)植其區(qū)域面積占比分別增加10.57%、8.42%和0.28%。被覆蓋度區(qū)域面積占比變化的情況，對(duì)2000年和剩余劣覆蓋度和低覆蓋度區(qū)域占比分別降低0.25%和2020年各等級(jí)植被覆蓋度進(jìn)行疊置分析后，得到19.02%。2000年低覆蓋度區(qū)域的轉(zhuǎn)出面積最大，占整2000年—2020年珠江流域植被覆蓋度變化空間轉(zhuǎn)移矩個(gè)研究區(qū)面積的27.02%，其中大部分區(qū)域的植被由于陣（見表2）。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，2020年高覆蓋度、生態(tài)環(huán)境的改善從低覆蓋度轉(zhuǎn)為中覆蓋度。中覆蓋度和無植被覆蓋區(qū)域與2000年相比有所增加，表2珠江流域2000年—2020年植被覆蓋度變化空間轉(zhuǎn)移矩陣（單位：%）類型無植被覆蓋劣覆蓋度低覆蓋度中覆蓋度高覆蓋度2000年匯總轉(zhuǎn)出無植被覆蓋0.830.380.040.010.001.260.42劣覆蓋度0.441.601.540.740.144.462.87低覆蓋度0.181.579.5820.145.1336.6127.02中覆蓋度0.060.565.3827.1512.7845.9218.77高覆蓋度0.010.121.046.314.2711.757.482020年匯總1.534.2217.5854.3422.32——轉(zhuǎn)入0.702.628.0027.1918.05——變化量0.28-0.25-19.028.4210.57——利用Matlab2019a軟件編程獲取2000年—2020年持穩(wěn)定。植被覆蓋度呈現(xiàn)改善趨勢(shì)的區(qū)域面積大于呈間逐像元一元線性回歸分析的斜率，并結(jié)合顯著性結(jié)退化趨勢(shì)的區(qū)域面積，植被覆蓋度變化趨勢(shì)呈極顯著果進(jìn)行重分類，最終得到近21年來珠江流域植被覆改善和顯著改善的面積占比分別為11.31%和蓋度變化趨勢(shì)圖（見圖3）。從變化程度來看，珠江11.03%；極顯著退化和顯著退化的面積占比分別為流域73.37%的區(qū)域植被覆蓋度的變化趨勢(shì)為基本保2.4%和1.88%。圖3珠江流域2000年—2020年植被覆蓋度變化趨勢(shì)圖（下轉(zhuǎn)第42頁）·36·

3第1期“普薯32號(hào)”中LCYb基因的克隆與序列分析第57卷[22]楊德孟.β-胡蘿卜素對(duì)紫蘇油抗氧化活性及其穩(wěn)定種,2020,18(18):6158-6164.性研究[D].寧波:寧波大學(xué),2020.[26]ZENGJ,WANGC,CHENX,etal.Thelycopeneβ-[23]李晶,竇潤(rùn)秋,周棟,等.不同果肉顏色蜜柚番茄紅素cyclaseplaysasignificantroleinprovitaminAbiosynth-環(huán)化酶基因的表達(dá)分析[J].東南園藝,2018,6(1):13-16.esisinwheatendosperm[J].BMCPlantBiology,2015,15[24]趙軍林,于喜艷,王秀峰.橙色果肉甜瓜β-胡蘿卜素(1):112.積累的分子機(jī)理[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,46(5):7-11,30.[27]黃景煌.“普薯32號(hào)”特征特性及高產(chǎn)栽培技術(shù)[J].[25]王曼曼,薛舒丹,吳廷全,等.光照和溫度調(diào)控對(duì)番茄福建熱作科技,2022,47(3):61-62,66.果實(shí)中類胡蘿卜素合成的影響[J].分子植物育（上接第36頁）被覆蓋時(shí)空變化與驅(qū)動(dòng)力分析[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)4結(jié)論(中英文),2022,30(11):1737-1749.本研究基于GEE云平臺(tái)，在MODISEVI數(shù)據(jù)集[4]谷雷,岳彩榮,趙勛,等.基于GoogleEarthEngine的云的基礎(chǔ)上，利用像元二分法模型估算了2000年—2020南省1999—2018年植被覆蓋度變化分析[J].西部林業(yè)年珠江流域的植被覆蓋度，并采用一元線性回歸和空科學(xué),2020,49(5):74-80.間轉(zhuǎn)移矩陣的方法探討近21年來珠江流域植被覆蓋度[5]廖成浩,曾艷,姚昆,等.江西植被EVI時(shí)空動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及時(shí)空變化特征，得出以下結(jié)論：驅(qū)動(dòng)因素分析[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2022,44（1）在時(shí)間上，2000年—2020年珠江流域的植被(5):981-989.覆蓋度總體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，植被覆蓋率較高，處于[6]伍宜丹,馬悅,吳浩然,等.基于MODIS-EVI指數(shù)的四0.529～0.589之間。川省植被指數(shù)時(shí)空演變特征及驅(qū)動(dòng)力[J].水土保持研（2）在空間上，珠江流域植被覆蓋度空間上明顯究,2020,27(5):230-236,243,2.呈西高東低的分布格局，植被覆蓋度呈改善趨勢(shì)的區(qū)[7]王行漢,叢沛桐,劉超群,等.2004—2013年珠江流域植被域面積大于呈退化趨勢(shì)的區(qū)域面積。此外，研究區(qū)內(nèi)變化及其脅迫分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(19):6494-6503.實(shí)施生態(tài)修復(fù)工程后，大部分植被低覆蓋度區(qū)域改善[8]王睿卿,蔣曉輝,聶桐.基于地理探測(cè)器的珠江流域NDV變?yōu)橹脖恢懈采w度區(qū)域。I時(shí)空變化及驅(qū)動(dòng)力分析[J].人民珠江,2022,43(7):61-73.本文從時(shí)間和空間兩個(gè)角度分析珠江流域近21年[9]吳志勇,白博宇,何海,等.珠江流域1981—2020年水來的植被覆蓋變化情況，在今后的研究中，將進(jìn)一步文干旱時(shí)空特征分析[J/OL].河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)考慮自然因素和人為因素對(duì)植被覆蓋變化的影響，從版):1-10[2022-08-12].http://kns.cnki.net/kcms/detail/而為珠江流域植被恢復(fù)及生態(tài)環(huán)境建設(shè)提出更加合理32.1117.TV.20220812.1155.002.html.的治理和保護(hù)方案。[10]馮李.金沙江流域植被覆蓋度的遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究[D].昆明:云南師范大學(xué),2021.參考文獻(xiàn)[11]朱林富,謝世友,楊華,等.基于MODIS-EVI的四川[1]陳寬,楊晨晨,白力嘎,等.基于地理探測(cè)器的內(nèi)蒙古植被覆蓋地形分布特征[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)自然和人為因素對(duì)植被NDVI變化的影響[J].生態(tài)學(xué)版),2022,44(9):122-132.報(bào),2021,41(12):4963-4975.[12]李亞楠.新疆2001-2020年NDVI時(shí)空特征及其對(duì)[2]鄧元杰,姚順波,侯孟陽,等.長(zhǎng)江流域中上游植被環(huán)境因子響應(yīng)研究[D].烏魯木齊:新疆大學(xué),2021.NDVI時(shí)空變化及其地形分異效應(yīng)[J].長(zhǎng)江流域資源與[13]李美麗,尹禮昌,張園,等.基于MODIS-EVI的西南環(huán)境,2020,29(1):66-78.地區(qū)植被覆蓋時(shí)空變化及驅(qū)動(dòng)因素研究[J].生態(tài)學(xué)[3]丁永康,葉婷,陳康.基于地理探測(cè)器的滹沱河流域植報(bào),2021,41(3):1138-1147.·42·