1、第25卷第1期2023年3月测绘技术装备Geo ma tic s Tec h n o l o gy a n d Eq u ipmen tVo l.25 No.1Ma c.2023基于NDVI的神农架自然保护区保护成效分析李敏(自然资源部第一大地测量队，陕西西安710054)摘 要摘 要：本文利用中分辨率成像光谱仪(Mo d er a te Reso l u tio n Ima gin g Spec tr o r a d io metec,MODIS)归一 化植被指数 No r ma l ized Differ en c e Vegeta tio n In d ex,NDVI)分析 2000 2
2、018 年神农架林区植被指 数时空变异特征，并探讨神农架自然保护区内植被NDVI变化趋势及其与气候因子的关系。结果 表明,2000 2018年，神农架林区植被NDVI年均值为0.64，总体以0.003/a的速率显著上升；不 同植被类型NDVI有较大差异，针阔混交林植被NDVI最高，而灌丛与草地植被NDVI较低;林区植 被NDVI空间分布差异显著，表现为中部较高，周边较低。对神农架自然保护区和外部植被NDVI 年际变异进行分析，发现保护区植被NDVI年均值较高，且其增长趋势高于保护区外部，表明自然 保护区保护成效较佳。同时自然保护区植被NDVI与总辐射和温度呈现显著的正相关性，与降水 量的相关性
3、较低，说明光照和温度是影响神农架自然保护区植被NDVI年际变化的主要因素。关键词关键词：归一化植被指数；神农架自然保护区；时空变化；气候因子中图分类号中图分类号:P237DOI：10.20006/j.c n k i.61-1363/P.2023.01.002Anal ysis of c onservat ion effec t iveness of nat urr reserves baser on NDVI in Shennongj ia Forest ry AreaLI Min(Th e Fir st Geo d etic Su r v eyin g Br ifa d e o f th e
4、 Min istr y o f Na tu r a l Reso u r c es,Xia n,Sh a a n x i 710054,Ch in a)Abst rac t:Spa tia i-tempo r a i v eo a tio n s o f NDVI,th e v eo a tio n tr en d o f NDVI a n d its r el a tio n sh if with PD ma te fa c to r s io Sh en n o n yio Fo r estr y Av e wer e a n a l yzed in th is pa pes ba sed
5、 o n MODIS NDVI d a ti.Th e r esu Ds sh o w th a t a v er a ge a n n u a-NDVI fr o m 2000 I 2018 wa s 0.63 in th e Ar ee a n d th e NDVI h a s in-c r eesed by 0.003/p.Th e NDVI d Dfer s sien Dic pn tiy betieen d Dfer en t v eeeta tio n types,th e NDVI o f c o n i-fee a n d br o a d-l eef mix ed fo r
6、 est wa s th e biggest,wh iie th a t o f sh r u b a n d gr a ssl a n d wa s th e sma l l est.Th e spa tia i d istr iOu tio n o f NDVI in th e fo r est a r es h a d sign ific c n t spa tia i h eter o a en eity,h igh er io c en tr a-pa r t a n d l o wer in th e su r r o u n d in g a r es.After a n a y
7、zin g th e in ter a n n u a i v en a tio n o f th e NDVI o f th e v eeeta tio n in sid e a n d o u tsid e th e Sh en n o n gjia Na tu r e Reser v e,it is fo u n d th a t th e a n n u a-a v er a ge v el u e o f th e NDVI o f th e v eeeta tio n in sid e th e Reser v e is h igh er a n d its gr o wte tr
8、 en d is gr ea tee th a n th a t o f th e o u tsid e o f tee Reser v e,in d ic a tin g th a t th e Na tu r e Reser v e h a d been byter pr o tec ted.Th e NDVI o f v eeeta tio n in tee Na tu r e Reser v e wa s po sitiv eiy c o fel a ted with to ta i r a d ia tio n a n d temper a tu r e,bu t a l ess c
9、 o fel a tio n witl i pr ec ipita tio n,in d ic a tin g th a t r a d ia tio n a n d temper a tu r e a r e th e ma in fa c to r e d u r in g v eeeta tio n NDVI c h a n ge in th e Na tu r e Reser v e.Keywords:NDVI;Sh en n o n gjia Na tu r e Reser v e;spa tia i-Impo r a i v v r ia tio n；c l io a te fa
10、c to r e收稿日期：2021-09-30作者简介:李敏,助理工程师,主要研究方向为遥感与地理信息系统应用6测绘技术装备第25卷1引言植被指数是利用卫星探测数据的线性或非线性 量地评价植被生长状况及 量等的指数，是全球环境变化分析中重要的，物 理指标其中，NDVi能够敏感地反映植被生长 状况及 理化学 化，是植被生长状况的指示因子2）%MODIS NDVi主要采用 外和外两 段数据进行合成3，已广泛应用于全国及区域 的植被指数研究近年来，国内外学者对全球和区域植被NDVI变 化及其 因子的 行了大量实践研究%亮等5 长白山国家级自然保护区植被的总保护效果，其中 对植被的影响略大于降%聂勇等
11、（6的研究，珠 自然保护区NDVI I，但于天然林保护工程，其核心保护区 上升 任园园等7分析了大 地区植被变化及其对 的响应，结果，植被具有良好的蓄水和保水功能，其中神农架林区降水过多会对 植被生长 作用 等8基于增强型植被指数！En h a n c ed Vea eta tio n In d ea,EVI）,发现神农架 区 10 年 植被指数，是区植被生长的主要环境因子 SONG等（2对 中国气候因 NDVI关系的 分析发现，在地区，降水并不是限制植被生长的主要因素因此,研究植被格局动 化,了解当前植被 之间的关系有助于分析和预测 陆地生态系统对全球变化的响应机制，可为自然保护区 理和国家
12、宏 提供科学依据，对自然保护区的保护和理有重要的意义911%神农架林区拥有被称为“地球之肺”的 亚热带森林生态系统，林区森林覆盖率高达93%,是国 的重点 功能区 20 70、80年代，因响应“多，多”的，林区大举伐木支援国家建设。而后，于1986年被中国政府 确立为国家自然保护区，自2000年起,全面停止林 区天然，成为中国第一批 然林保护工程 的地区之一（12）%目前于神农架林区的研究多在于植物资源和植被群落13,于 其 后的植被变化及保护区的保护效果评估研究%因此,本文以MODIS遥感 数据为基础，利用NDVI分析2000年以后神农架林区植被指数变化的时空规律特征，评估林区自然保 护区内
13、的保护效果，并分析保护区植被指数，候 因 的,为 区、环境保护及自然保护区 理 提供 学 据%2材料与方法2.1研究区研究区湖北省神农架林区位于湖北省西北部，如图1 所示，总面积约为3 253 k m2，地势由东北向西南逐 渐升高，内部 国家级自然保护区林区地处中纬度 季风区，年 12 j,年总降水量为1 185 mm,植被以亚热带成分为主，同时有 成分，全球中纬度地区 保存完好的，是 多样 为的地区之一林区主要分布常，面积占林区总面积的47.16%14%神农架国家级自然保护区（以下简称神农架自 然保护区）建立于1986年，是 的唯一栖息地保护区总面积705 k m2,分为东西两 部，东部面积
14、为105 k m2,西部以大、小神农架为中 心,面积为600 k m215%于 高耸，的,年均温为8.2j,年降水量为 1 273 mm,地势从西北到东南逐渐降低图1 神农架林区地理位置及气象站点空间分布Fig.1 The geographic al l oc at ion and met eorol ogic al st at ions of Shennongj ia Forest ry Area2.2研究数据研究数据植被指数用一种简单而有效的形式来表达植物 状态信息，以便 量地评价植被、生长活力及 量等植被指数大都基于物理基础，综合土 景、植被 度、大 的相作用,低了对植被 测的 利影响%
15、其中,第1期李敏:基于NDVI的神农架自然保护区保护成效分析7NDVI被认为是表征全球或区域植被和环境变化的 有效指标，是指示植被生长状况变化的最佳因 子(16-20,NDVI的定义如式(1)所示：NDVI=Pnh(1)Pnh+P式中:p”h和P分别为近红外光波段和红光段的反射 率。经过比值处理，可消除太阳高度角、地形和云量 等的影响,NDVI的值范围是-1 1,一般绿色植被 区的范围是0-2 0.8。本文选取的MODIS NDVI 空间数据的时间分辨率为16 d,空间分辨率为 250 m,时间跨度为2000 2018年,数据下载于美 国 NASA 地球观测系统(h ttps：/wist.ec
16、 h o.n a se.go v)，对其进行影像预处理后，可提取区域NDVI均 值及其空间信息。气象数据包括空间栅格化的神农架自然保护区 总辐射、温度和降水量，利用ANUSPLIN软件对研究 区域周围23个国家气象站点观测数据！h ttp：/c d e.c ma.yo v.e/,地面气候资料日值数据集)进行空间 化，获得旬尺度250 m分辨率的2000 2018年气 象数据集 土地利用数据使用某研究所制作的 30 m中国土地覆被数据(15打2.3 分析方法分析方法2.3.1 线性回归本研究基于Ar c GIS 10.1的栅格处理工具，采 用线性回归分析方法对神农架林区内的NDVI值进 行统计分析,其中包括神农架林区2000 2018年 尺度的NDVI均值及逐像元NDVI的线性回归分析。线性回归分析方法计算公式如式(2)所示：n n nns (ix NDVIJ-(%(NDVI)q _ i=1 i%1%=1(=、=slope-n n(2)nS h-(hi=1 i=1式中:Sooe为植被NDVI的变化率,i为年分数(由于 时间范围为2000 2018年，故i的取值范围为1 19),n为累计年
