基于DMSP/OLS灯光数据的江苏省植被NDVI变化分析

论文总字数：11114字

摘 要

为全面了解江苏省植被NDVI的时空变化情况，本文采用美国国家航空航天局发布的2001-2013年的MODIS NDVI数据，结合DMSP/OLS灯光数据与气温和降水数据，运用最大值合成法、年均值合成法、趋势线分析法和相关分析法等分析方法，从空间和时间尺度上分析了江苏省植被NDVI的变化规律，并探讨了其与人类活动和气温、降水的关系。结果表明：①研究期内，江苏省大部分地区植被NDVI基本保持不变，苏北地区植被NDVI增加比苏南地区植被NDVI增加明显；②江苏省植被NDVI整体呈逐年上升趋势，上升速率为0.0008/年；③苏南地区大部分区域植被NDVI受人类活动影响呈现显著负相关，苏北部分区域呈现正相关，江苏省植被NDVI对气温的响应在空间上无明显差异，而对降雨的响应从南到北具有一定的差异。

关键词：植被NDVI，DMSP/OLS灯光数据，趋势线分析法

Abstract: In order to fully understand the temporal and spatial changes of NDVI in Jiangsu Province, based on the MODIS NDVI data released by NASA from 2001 to 2013, combined with DMSP/OLS stable lights data , temperature and precipitation data, the variation law of NDVI in Jiangsu Province from spatial and temporal scales, and its relationship with human activities, temperature and precipitation were analyzed using analytical methods such as maximum synthesis method, annual average synthesis method, trend line analysis method and Multiple regression analysis method. The results showed that: (1) The NDVI of vegetation in most parts of Jiangsu Province remained unchanged. The increase of NDVI in the north of Jiangsu Province was more obvious than that of NDVI in southern Jiangsu. (2) The overall NDVI of vegetation in Jiangsu Province increased year by year with a speed of 0.0008/year; (3) Vegetation NDVI in most areas of southern Jiangsu was significantly negatively correlated by human activities, and some areas in northern Jiangsu showed positive correlation. The response of vegetation NDVI to temperature in Jiangsu Province had no significant difference in space, while the response to rainfall had certain differences from south to north.

Keywords: NDVI, DMSP/OLS lighting data, Trend line analysis

目录

1 引言 4

2 研究区概况 4

3 数据来源与研究方法 5

3.1 数据来源与预处理 5

3.2 研究方法 6

4 结果与分析 7

4.1 江苏省植被NDVI变化的空间特征 7

4.2 江苏省植被NDVI变化的时间特征 9

4.3 江苏省植被NDVI变化的驱动因素分析 10

4.3.1 灯光亮度空间分布和时间变化特征 10

4.3.2 灯光亮度和植被NDVI偏相关分析 13

4.3.3 气温、降水和植被NDVI偏相关分析 13

结 论 15

参 考 文 献 16

致 谢 17

1 引言

植被是连接大气圈和土壤圈的一个重要的纽带，在能量流动和物质交换过程中扮演着重要的角色^[1]，植被变化可以反映出地表的生态环境状况，因此对植被变化的监测成为生态环境研究的重要内容之一^[2]。归一化植被指数（NDVI）被定义为近红外波段与可见光红外波段数值之差和这两个波段数值之和的比值，对植被生长状况以及植被覆盖类型等信息非常敏感，包含了90%以上的植被信息^[3]，因此常用来作为大面积植被动态监测的指标^[4]。

目前，不同传感器获得的NDVI数据被广泛应用于各个领域从而揭示不同地域的植被生长规律。戴声佩等利用GIMMS/NDVI数据研究分析发现我国西北地区的植被覆盖因为人为的植树造林和农业生产技术的提高而有所改善^[5]；李月臣等利用 NOAA AVHRR NDVI 数据，分析发现北方13省地区1982 -1999年植被显著减少的区域受人为因素影响较严重，和降水、气温并无明显关系^[6]；叶春等利用2001-2010年MODIS/EVI分析发现鄱阳湖水位的升高抑制了周围植被的生长^[7]；杜卫等人利用SPOT卫星获得的NDVI数据结合气象站点测得的气候数据分析发现雨热同期是区域植被良好发育的基本条件^[3]。多数学者从自然因素角度分析一类或多类自然要素对植被NDVI的影响，从而忽略了人为因素对植被NDVI的作用，具有一定的局限性。

近年江苏省城市化快速发展，导致城市人口的大幅增长，必然会对城市周边区域自然环境产生一系列的影响。因此，本文从人类活动的角度入手，基于江苏省2001-2013年的MODIS/NDVI数据和DMSP灯光数据，结合气温和降水数据，分析对比13年来江苏省植被NDVI变化、城市化水平和气温降水的变化，探究江苏省植被变化的时空特征以及城镇化对植被NDVI的影响，以期为江苏省的生态环境建设提供一定的理论依据和建议。

2 研究区概况

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