方 炜,刘艳平

(甘肃省基础地理信息中心，甘肃 兰州 730000)

植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover,FVC)是指植被的叶、茎和枝在地面的垂直投影面积占统计区面积的百分比[1]。其是评价区域地表植被状况的重要指标之一,对生态系统环境变化评价也具有重要的意义[2]。而归一化差值植被指数(NDVI) 又是区域植被生长状况和植被覆盖度的最佳指示因子[3]，因此本文基于归一化差值植被指数(NDVI)对嘉峪关市的植被覆盖度变化进行研究，为掌握区域生态环境状况提供科学依据。

1 研究区域概况

嘉峪关市是甘肃省的地级市，地处河西走廊中部偏西，北连酒泉市的金塔县，南依张掖市的肃南裕固族自治县，东临酒泉市的肃州区，西接酒泉市的玉门市[4]。其在甘肃省行政辖区内总面积约为1 224.16 km2，位于北纬39°10′～39°59′，东经 97°25′ ～ 98°30′[5]。区域内年平均降水量为85.3 mm，蒸发量2 149 mm, 年平均气温在6.7℃～7.7℃之间，属于典型的温带大陆性荒漠气候，地势平坦，海拔平均1 700 m左右[6]。位置示意图如图1所示。

图1 嘉峪关市位置示意图

2 数据与研究方法

2.1 数据介绍

从地理空间数据云平台[7]下载敦煌市 2013年、2015年和2017年 Landsat8 OLT_TIRS 1350322影像数据共3景。

为了保持数据对比分析的准确性，Landsat8 影像选取遵守以下几个原则：(1)尽量选择在相同或相近月份的影像数据；(2)尽量选择该区域植被覆盖生长繁盛时期6～9月份的影像；(3)选择云量较少的影像。依据以上3个影像选取原则，并结合地理空间数据云平台中该区域现有的数据，本次研究选取了2013年8月、2015年7月、2017年8月的3景影像作为本次数据处理的底图，且云覆盖量低于6%。

2.2 研究方法介绍

本次研究选用的软件为ENVI5.3。首先，利用该软件对下载的3景遥感影像分别依次进行波段组合、辐射校正(辐射定标和大气校正)和几何校正等一系列影像处理操作后，并按照嘉峪关市行政区划范围对影像进行裁剪；然后,利用该软件中的工具分别计算每期影像的归一化植被指数(NDVI)和其相对应的植被覆盖度(FVC)，并进行分类；最后，对3期的分类处理数据进行统计分析。

(1)归一化植被指数(NDVI)计算

近红外波段(NIR)与可见光红波段(RED)数值之差和这两个波段数值之和的比值[2]被定义为归一化植被指数(NDVI)。

NDVI=(NIR-RED)/(NIR+RED)

(1)

(2)植被覆盖度(FVC)计算

利用NDVI 的像元二分模型法反演计算植被覆盖度[8]。

FVC=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)

(2)

式中，NDVIsoil为无植被覆盖区域或完全是裸土的NDVI值；NDVIveg为完全被植被所覆盖的像元的NDVI值[9]。

(3) 植被覆盖度(FVC)分级

参考植被覆盖度分级[10-11]，依据研究区域生态特征和实际情况，将植被覆盖度分为以下5个等级，如表1所示。

表1 植被覆盖度分级表

3 嘉峪关市植被覆盖度结果分析

3.1 植被覆盖度特征分析

统计2013 年、2015年和 2017 年嘉峪关市植被覆盖度分级类型面积及面积占比情况，如表2和图2所示。

表2 2013年、2015年、2017年嘉峪关市植被覆盖度分级类型面积、面积占比统计表

图2 2013年、2015年、2017年嘉峪关市植被覆盖度分级类型面积图

由表2和图2可知，嘉峪关市植被覆盖度总体上呈东部高于西部，主要以极低覆盖度和高覆盖度为主，二者占嘉峪关市总面积的 95%以上。其中，极低覆盖度区域面积约占嘉峪关市总面积的91%左右，主要以荒漠与裸露地、人工堆掘地、道路、水域、房屋建筑区和构筑物等地物为主；高覆盖度区域面积占比约为5%左右，以种植土地、林地等为主，主要分布在嘉峪关市的东北部和东南部。低覆盖度区域面积占比在1.5%～3.5%之间，以低覆盖草地、稀疏灌草丛、疏林地等为主，主要集中在嘉峪关市西北部的山区和东北部的平原区，如图3～图5所示。中覆盖度区域面积占比在0.60%～0.85%之间，主要以中覆盖草地、林地等为主；中高覆盖度区域面积占比最小，约为0.5%，主要以高覆盖度草地、林地为主。

图3 2013年嘉峪关市植被覆盖度分布图

图4 2015年嘉峪关市植被覆盖度分布图

图5 2017年嘉峪关市植被覆盖度分布图

3.2 植被覆盖度时空变化特征及变化原因分析

嘉峪关市植被覆盖度在2013～2017年间总体上稍微有下降趋势，但下降趋势不明显。5年期间，极低覆盖度区域面积总共增加了10.14 km2，增加幅度为0.83%；低覆盖度区域面积总共减少了11.24km2，减少幅度为0.92%，如表3所示。高覆盖度、中高覆盖度、中覆盖度区域植被覆盖度略有增加，但变化幅度不大。

表3 2013～2017年嘉峪关市植被覆盖度分级类型面积、面积占比变化统计表

引起植被覆盖度变化的原因主要有：(1)气候认为是引起植被覆盖度变化的主要环境因素之一，以气温和降水等表现尤为明显[12-13]。2013～2017年，嘉峪关市年平均气温、降水、蒸发量总体略有上升趋势，如图6所示,会引起该区域植被覆盖度总体变化。(2)近些年，当地开展了封滩育林工程、农村人工植树造林和全民义务植树等活动，有利于区域高覆盖度、中高覆盖度、中覆盖度的增加。

图6 2013～2017年嘉峪关市气温、降水量、蒸发量变化图

4 结 语

该文基于Landsat8遥感影像，分析了嘉峪关市2013～2017年期间植被覆盖度时空特征和变化特征情况。通过分析得出：(1)该区域植被覆盖度总体上呈东部高于西部，主要以高覆盖度和极低覆盖度为主，高覆盖度区域主要分布在嘉峪关市的东北地区和东南地区。(2)5年间，嘉峪关市植被覆盖度总体上稍微略有下降趋势，但下降趋势不明显。(3)建议当地相关部门采取相应措施，加大中植被覆盖度、中高植被覆盖度和高植被覆盖度区域的面积占比，促使区域植被覆盖度向有利于改善当地生态坏境的方向发展。

由于受气候、影像资料的限制，对该区域研究时间仅限于2013年、2015年和2017年3个时间段，在今后的研究中，可以延长研究的时间序列，来更详尽的研究该区域植被覆盖度的特征，为当地生态环境保护提供科学的参考依据。