中国东部地区植被覆盖的时空变化及其人为因素的影响研究

摘要

植被是陆地生态系统的重要组成部分，是生态系统中物质循环与能量流动的中枢，也是对人类社会经济活动有重要贡献的资源。选择我国东部地区作为研究区(113°-123°E，21.5°-35.5°N)，以SPOT/VGT-NDVI时间序列影像为主要数据源(1998-2005)，分析植被覆盖的时空变化及其人为因素的影响。 从1998到2005年，我国东部地区植被的总面积有缓慢下降趋势，但是植被活动在增强。植被减少趋势与经济发展呈正相关的关系。在植被分布较多的地区，植被活动呈现出明显的下降趋势；植被较少的地区，呈现出明显的增加趋势。长江以北地区的植被增加趋势明显，尤其在安徽北部的阜阳和毫州地区以及鄱阳湖周边地区；长江以南地区植被减少趋势十分显著，尤其在江苏和上海接壤地区、上海市、浙江东南沿海地区、广州周边地区、南昌西南地区、福建厦。漳．泉地区以及湖南长一株一潭地区。东部各省(市)的植被活动变化差异十分显著：上海表现出明显的下降趋势；福建、浙江和江西有轻微的下降；安徽和江苏两省的植被表现出了相似的上升趋势。东部地区的植被重心1998到2005年均位于江西北部的上饶境内，向西北方向移动的趋势明显。 植被的年内变化表明，东部地区植被的生长期为240-320天，生长期最长的位于北纬28-30度之间的低海拔地区，NDVI峰值出现的时间最早为第18旬即6月下旬，最晚为第28旬即10月上旬。8年平均的年积分NDVI的大小顺序为，福建>浙江>江西>安徽>江苏>上海；低值区的植被增加趋势明显，而高值区的增加不明显。为了提取不同植被类型的NDVl年内变化曲线，使用主成份分析和ISODATA非监督分类方法对东部地区的植被进行了分类，分类kappa指数高达0.82，得到了18类主要的植被类型，其中一年两熟农作物和亚热带常绿阔叶林所占面积较大，每类植被均有其特殊的NDVl年内变化曲线。 东部地区人口密度大，经济比较发达，城市扩张明显。植被分布与人口、GDP和建设用地GDP之间有明显的负相关关系，相关性在空间上有显著的异质性，在经济发达地区负相关性较高，而在河流、湖泊以及近海岸周围，存在正相关性。结合城市化的统计数据，应用面板数据分析方法，分析得出植被和城市化率之间的负相关性逐年增强，植被和城市化率之间有对数关系。采用多环缓冲带取样，研究发现城市化对植被物候的影响也是明显的；在长三角的上海市、杭州市、南京市、苏州市、无锡市和常州市等6个城市中，除杭州市外，城市化使植被的减少在10km缓冲带内表现得十分显著；城市化提前了始率期(SOS)，延后了终绿期(EOS)，从而延长了生长期(GSL)，但是使NDVl年内极差(NDVI<,amp>)降低幅度更大；从6个城市的平均水平看，城区植被和8-10km缓冲带植被相比，生长季节延长了5天，NDVI<,amp>减少了0.21。 利用TM影像，使用变化轨迹方法对典型快速城市化地区——上海市植被的研究表明：14年来，上海市的植被面积呈现持续下降趋势，浦东新区植被减少最多；三期(1989、1997、2003)均为植被的面积占总面积的一半以上，其次是三期均为非植被的面积占总面积的1/5。早期植被转化为非植被的地区主要在城区周围，而近期的转化发生在距城区较远的地区；非植被向植被的转化面积很小。Logistic回归分析发现，14个影响因子对植被变化轨迹的影响强度大小依次是，离道路的距离>离行政中心的距离>离植被一非植被边界的距离>离商业中心的距离=1990年人口密度>离河流的距离>离高速公路的距离>土地利用多样性>人口密度差(2003-1990)=离上海市中心的距离。其中，离高速公路的距离对植被变化的影响反常，即离高速公路越近，植被分布越多或者转化为非植被的概率越小。经过检验，回归模型的精度是满意的，其中二分类Logistic模型精度高于多分类Logistic模型。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：表录及图录

学位论文独创性声明及授权使用声明

第1章绪论

1.1研究背景与选题意义

1.2基于时间序列NDVI的国内外研究现状

1.3研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

1.4本研究的技术路线

1.5本文的特色与创新之处

第2章研究方法与数据来源

2.1植被遥感的基本原理

2.2植被指数

2.3高时间分辨率NDVI数据集的对比及选择

2.4时间序列NDVI的数据平滑处理

2.5植被动态变化研究的主要方法

2.6研究区域的选择

2.6本章小结

第3章植被覆盖的时空变化

3.1植被年际变化(Inter-annual Variability)

3.2植被年内变化(Intra-annual Variability)

3.3本章小结

第4章植被覆盖类型特征分析

4.1基于时间序列NDVI的分类思路与方法

4.2基于时间序列NDVI的植被分类

4.3植被典型的NDVI年内变化曲线

4.4本章小结

第5章人为因素对植被的影响

5.1人口和GDP对植被的影响

5.2城市化对植被分布影响的统计分析

5.3城市化对植被物候的影响

5.4本章小结

第6章植被变化轨迹分析

6.1引言

6.2研究区域和数据来源

6.3结果与分析

6.4本章小结

第7章结束语

7.1主要结论

7.2研究展望

参考文献

读博士期间发表的论文

后记