基于高程分段的黃河源區(qū)NDVI和水熱條件空間分布格局
發(fā)布時間：2021-06-23 22:11
以黃河源區(qū)植被為研究對象,應用MODIS13Q1遙感數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)以及土地利用類型圖,采用基于高程分段的研究方法對研究區(qū)NDVI（歸一化植被指數(shù)）與水熱條件空間分布特征進行深入探究。根據(jù)NDVI隨高程分布特征,將研究區(qū)劃分為高程段Ⅰ（<3 400m）,高程段Ⅱ（3 400～4 200m）和高程段Ⅲ（>4 200m）。在各高程段內(nèi)分析植被分布格局、NDVI與水熱條件分布特征、NDVI與水熱因子響應關系。結果表明:黃河源區(qū)內(nèi)主要植被類型為草地,其面積占源區(qū)總面積75%,林地面積占比為7%,農(nóng)田面積僅占1%。高程段Ⅰ內(nèi)主要植被類型為農(nóng)田和草地,高程段Ⅱ內(nèi)主要植被類型為林地和草地,高程段Ⅲ內(nèi)基本只有草地。3種不同類型植被NDVI平均值大小為林地>草地>農(nóng)田。氣溫表現(xiàn)為梯度遞減的空間分布格局,降水量呈現(xiàn)從東南向西北遞減的趨勢。高程段Ⅰ屬干旱區(qū)域,高程段Ⅱ屬濕熱區(qū)域,高程段Ⅲ屬干冷區(qū)域。3個高程段內(nèi)水熱組合條件最好的是高程段Ⅱ,高程段Ⅲ水熱條件較差。植被NDVI在不同高程段內(nèi)受水熱因子的驅動作用不同。高程段Ⅰ和高程段Ⅲ內(nèi)降水量較低,NDVI主要驅動因子是降水量,...
【文章來源】：南水北調(diào)與水利科技(中英文). 2020,18(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：15 頁
【部分圖文】：
NDVI、降水、氣溫多年平均空間分布
本文所用氣象數(shù)據(jù)為研究區(qū)內(nèi)12個監(jiān)測站點2003-2017年的氣溫、降水數(shù)據(jù)。黃河源區(qū)位于青藏高原東部，地形高差顯著，降水和氣溫均具有明顯的垂直分布特征[10]，因此采用基于DEM的高程修正方法結合IDW(inverse distance weighted）對氣象數(shù)據(jù)進行處理[11]。在利用監(jiān)測站點觀測數(shù)據(jù)對氣溫空間插值時，氣溫垂直遞減率是空間插值精度的重要影響因素[12]。利用研究區(qū)內(nèi)12個監(jiān)測站點多年平均氣溫珚T與站點高程（h）建立一元線性回歸模型（圖2），由圖可知多年平均氣溫珚T與站點高程回歸模型方程為珚T=-0.005 5h+21.41,R2為0.867 6，從而確定出氣溫的垂直遞減率每100m為-0.55℃。我國西北部地區(qū)的年降水量隨海拔高度的升高而增加，變化幅度約為1～18.13mm/m[13]，有研究[14-15]表明青藏高原降水具有梯度變化，東部區(qū)域每升高100m降水增加6～22mm，郝振純[16]對黃河源區(qū)雨量站進行分析得出降水的垂直變化率為+20mm/m，故本文將降水垂直變化率選定為+20mm/m。根據(jù)氣溫和降水垂直變化率，將監(jiān)測站數(shù)據(jù)訂正到大地水準面上，在ArcGIS中采用反距離權重法（IDW）對監(jiān)測站點數(shù)據(jù)進行空間插值。結合30m精度的DEM數(shù)據(jù)，將大地水準面上的氣溫降水數(shù)據(jù)訂正為正常高程的氣溫降水數(shù)據(jù)。2003-2017年多年平均降水和多年平均氣溫空間分布見圖1(b）、1(c）。
式中：S12和S22為兩樣本的方差，n1和n2為兩組樣本容量珡X1和珡X2為兩樣本的平均值。將樣本點NDVI值每100m高程分為一組，每兩組樣本點進行95%置信水平的雙總體t檢驗，以此檢測NDVI隨高程突變點。由圖3(b）可見，在高程3 300～3 400m和4 100～4 200m時，兩組NDVI值有顯著性差異，即認為，NDVI在高程3 400m和4 200m處發(fā)生突變。因此，將高程3 400m設置為高程段劃分的第一條分界線，將高程4 200m設置為高程段劃分的第二條分界線，這樣將整個黃河源區(qū)按照NDVI隨高程分布特點劃分成3個高程段即高程段Ⅰ（<3 400m）、高程段Ⅱ（3 400～4 200m）和高程段Ⅲ（>4 200m）。研究區(qū)高程分段見圖4。高程小于3 400m的區(qū)域主要位于研究區(qū)東北部，此區(qū)平均高程為3 105m，面積為9 137km2，占流域總面積7%,NDVI分布在[0.03,0.5]內(nèi)，平均值為0.26；高程在3 400～4 200m的區(qū)域主要位于研究區(qū)東南部，此區(qū)平均高程為3 731 m，面積為57 744km2，占流域總面積45%,NDVI分布在[0.26,0.66]內(nèi)，平均值為0.55；高程大于4 200m的區(qū)域位于研究區(qū)西北部，此區(qū)平均高程為4 441m，面積為62 094km2，占流域總面積48%,NDVI分布在[0.09,0.56]內(nèi)，平均值為0.34。
本文編號：3245747
【文章來源】：南水北調(diào)與水利科技(中英文). 2020,18(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：15 頁
【部分圖文】：
NDVI、降水、氣溫多年平均空間分布
本文所用氣象數(shù)據(jù)為研究區(qū)內(nèi)12個監(jiān)測站點2003-2017年的氣溫、降水數(shù)據(jù)。黃河源區(qū)位于青藏高原東部，地形高差顯著，降水和氣溫均具有明顯的垂直分布特征[10]，因此采用基于DEM的高程修正方法結合IDW(inverse distance weighted）對氣象數(shù)據(jù)進行處理[11]。在利用監(jiān)測站點觀測數(shù)據(jù)對氣溫空間插值時，氣溫垂直遞減率是空間插值精度的重要影響因素[12]。利用研究區(qū)內(nèi)12個監(jiān)測站點多年平均氣溫珚T與站點高程（h）建立一元線性回歸模型（圖2），由圖可知多年平均氣溫珚T與站點高程回歸模型方程為珚T=-0.005 5h+21.41,R2為0.867 6，從而確定出氣溫的垂直遞減率每100m為-0.55℃。我國西北部地區(qū)的年降水量隨海拔高度的升高而增加，變化幅度約為1～18.13mm/m[13]，有研究[14-15]表明青藏高原降水具有梯度變化，東部區(qū)域每升高100m降水增加6～22mm，郝振純[16]對黃河源區(qū)雨量站進行分析得出降水的垂直變化率為+20mm/m，故本文將降水垂直變化率選定為+20mm/m。根據(jù)氣溫和降水垂直變化率，將監(jiān)測站數(shù)據(jù)訂正到大地水準面上，在ArcGIS中采用反距離權重法（IDW）對監(jiān)測站點數(shù)據(jù)進行空間插值。結合30m精度的DEM數(shù)據(jù)，將大地水準面上的氣溫降水數(shù)據(jù)訂正為正常高程的氣溫降水數(shù)據(jù)。2003-2017年多年平均降水和多年平均氣溫空間分布見圖1(b）、1(c）。
式中：S12和S22為兩樣本的方差，n1和n2為兩組樣本容量珡X1和珡X2為兩樣本的平均值。將樣本點NDVI值每100m高程分為一組，每兩組樣本點進行95%置信水平的雙總體t檢驗，以此檢測NDVI隨高程突變點。由圖3(b）可見，在高程3 300～3 400m和4 100～4 200m時，兩組NDVI值有顯著性差異，即認為，NDVI在高程3 400m和4 200m處發(fā)生突變。因此，將高程3 400m設置為高程段劃分的第一條分界線，將高程4 200m設置為高程段劃分的第二條分界線，這樣將整個黃河源區(qū)按照NDVI隨高程分布特點劃分成3個高程段即高程段Ⅰ（<3 400m）、高程段Ⅱ（3 400～4 200m）和高程段Ⅲ（>4 200m）。研究區(qū)高程分段見圖4。高程小于3 400m的區(qū)域主要位于研究區(qū)東北部，此區(qū)平均高程為3 105m，面積為9 137km2，占流域總面積7%,NDVI分布在[0.03,0.5]內(nèi)，平均值為0.26；高程在3 400～4 200m的區(qū)域主要位于研究區(qū)東南部，此區(qū)平均高程為3 731 m，面積為57 744km2，占流域總面積45%,NDVI分布在[0.26,0.66]內(nèi)，平均值為0.55；高程大于4 200m的區(qū)域位于研究區(qū)西北部，此區(qū)平均高程為4 441m，面積為62 094km2，占流域總面積48%,NDVI分布在[0.09,0.56]內(nèi)，平均值為0.34。
本文編號：3245747
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