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汶川地震災區(qū)植被覆蓋度變化與地形因子的關系

2018-07-26 00:36熊俊楠范春捆朱吉龍
水土保持通報 2018年3期
關鍵詞:坡向覆蓋度汶川

熊俊楠, 張 昊, 彭 超, 范春捆, 朱吉龍, 龔 穎

(1.西南石油大學 土木工程與建筑學院, 四川 成都 610500; 2.西藏自治區(qū)農牧科學院 農業(yè)研究所, 西藏 拉薩 850000)

植被作為地理環(huán)境的重要組成部分,與一定的地形、氣候、土壤、地貌條件相適應,受到多種因子的制約[1-2]。同時,植被也是連接土壤、大氣和水分的紐帶,具有減少雨滴擊濺、減緩地表徑流、增加土壤保土固土等功能,是土壤侵蝕與水土流失的主要檢測因子[3]。植被覆蓋及其變化是區(qū)域生態(tài)系統環(huán)境變化的重要指示,獲取地表植被覆蓋及其變化信息,對于揭示地表空間變化規(guī)律,探討植被覆蓋變化的驅動因子,分析評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境等具有重要現實意義[4],植被的形成及變化與所處的地理環(huán)境和人類活動密切相關,而地形在植被生長環(huán)境要素中占有主要作用,因此,研究地形因子與植被之間的關系是分析植被生長規(guī)律的重要途徑之一[3,5-6]。

近年來,國內外許多學者對植被覆蓋度及其影響因素進行了不同尺度的研究,其主要方法多以不同分辨率遙感影像為數據源進行區(qū)域植被覆蓋度估算,通過數字高程模型(DEM)提取坡度、坡向、高程等地形因子,進而分析植被覆蓋度與地形因子的相關性與定量關系。如蔡宏等[1]、程圣東等[7]以TM影像反演植被覆蓋度,分別分析了赤水河流域、文安驛流域的植被覆蓋度隨高程、坡度及坡向變化規(guī)律與相關強度。張彥彬等[8],呂華麗[9]以MODIS NDVI為數據源分別對山西省6大煤田區(qū)、長江流域植被覆蓋度與驅動力之間的關系進行了分析。目前汶川地震災區(qū)植被覆蓋度時空變化與驅動因素的分析已經取得一些成果,如吳春生等[10],彭文甫等[11]分析了汶川地震災區(qū)3個時相植被覆蓋度變化及其與地形因子的關系,得出不同生態(tài)系統受地震破壞、恢復與地形因子之間的關系。彭文甫等[12]對岷江汶川—都江堰段植被覆蓋動態(tài)變化進行了監(jiān)測,分析了汶川地震前后植被受損與恢復的空間動態(tài)格局變化。但從2008年汶川地震后生態(tài)恢復重建以來,對汶川地震災區(qū)植被覆蓋度與地形的關系研究仍相對薄弱,針對汶川地震災區(qū)震前、震后長時間序列植被覆蓋變化的影響因素定量分析尚不多見。本文擬以ArcGIS和ENVI軟件為平臺,以MODIS影像為數據源,采用像元二分模型、分類分級和空間分析方法,分析汶川地震災區(qū)2008—2015年地震前后共8個時相植被覆蓋度的變化特征,通過DEM數據提取地形因子,研究震后植被覆蓋度變化與高程、坡度、坡向等的定量關系,以期為汶川地震災區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及修復、水土保持、災害評估與防治等工作提供依據。

1 研究區(qū)概況與數據處理

1.1 研究區(qū)概況

汶川地震災區(qū)位于四川省西北部,川西高原向盆地過渡地帶,涉及四川境內的成都、綿陽、德陽、雅安、廣元、樂山、達州、阿壩州和甘孜州等10個市州,以及甘肅省、陜西省的部分地區(qū),地理坐標為102°21′—107°12′E,30°02′—34°12′N。研究區(qū)總面積為122 109 km2,其范圍為汶川地震災區(qū)按烈度Ⅶ—Ⅺ度劃分區(qū)域。區(qū)內以高山峽谷地貌為主,地形十分陡峻,最高海拔6 125 m,最低海拔317 m,相對高差5 808 m,海拔高度由西向東呈階梯式下降。受氣候和地形因素的影響,研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境多樣,擁有多種生態(tài)系統。

1.2 數據來源及預處理

MODIS是當前世界上新一代“圖譜合一”的光學遙感儀器,有36個離散光譜波段,光譜范圍從0.4(可見光)到14.4(熱紅外)微米全光譜覆蓋;其中包含250 m(1~2波段),500 m(3~7波段),1 000 m(8~36波段)等3個等級空間分辨率。本文采用空間分辨率500 m的MOD02 HKM數據,獲取時間為2008年3月,2009,2010,2012,2014,2015年5月,2011年,2013年6月共8期。通過ENVI軟件的Georeference MODIS進行影像幾何校正,消除MODIS探測器對地球觀測的視野幾何特性、地球表面的曲率、地形起伏和探測器運動中的抖動等因素共同影響產生的影像幾何畸變。以汶川地震災區(qū)烈度矢量文件為邊界進行影像裁剪,得到研究區(qū)MOD02 HKM影像,通過投影變換將數據轉換為Albers Equal Area投影,從而實現MOD02 HKM數據的預處理,進行波段運算(Band Math)獲得研究區(qū)NDVI數據。研究區(qū)DEM數據來源于中國科學院計算機網絡信息中心國際科學數據鏡像網站,空間分辨率為90×90 m。

1.3 研究方法

(1) 植被覆蓋度計算。基于遙感NDVI的植被覆蓋度反演方法主要包括回歸模型法和混合像元分解法[11-13]。本文采用混合像元分解法中的常用模型像元二分模型方法計算植被覆蓋度[14-16],假設一個像元里面的信息就只由土壤和植被2部分組成,由傳感器傳回的信息(S)可以分解為土壤部分所貢獻的信息Ss和植被部分所貢獻的信息Sv,即

S=Ss+Sv

(1)

在由植被和土壤構成的混合像元中,植被覆蓋所占的比例就是該像元的植被覆蓋度(用Fc表示),那么與之相對應的就是土壤所占的比例。對于一個由土壤和植被2部分組成的混合像元,像元中的植被覆蓋面積比例即為該像元的植被覆蓋度Fc,而土壤覆蓋的面積比例為1-Fc。將混合像元的反射率看作是植被和土壤反射率的線性組合,其比重與他們所占的面積有關,由此可構建出如下植被覆蓋度計算公式。

Fc=(S-Ssoil)/(Sveg-Ssoil)

(2)

式中:Ssoil——純土壤覆蓋信息;Sveg——純植被覆蓋信息。若將植被指數(NDVI)看作是純植被和純土壤的線性組合,則(2)式可表示為以下公式。

Fc=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoi)

(3)

式中:NDVI——計算所得像元NDVI值; NDVIveg——純植被覆蓋區(qū)域NDVI值; NDVIsoil——純土壤覆蓋區(qū)域NDVI值。從理論上來說,NDVIsoil的值應該接近零,NDVIveg的值為全植被覆蓋像元的最大值,但是由于植被類型的不同,植被隨季節(jié)變化等原因使得兩者的值都會隨著時間和空間而改變。因此,本文采用設置置信區(qū)間方法確定一個NDVImin和NDVImax作為NDVIsoil和NDVIveg的值帶入估算不同時相的植被覆蓋度。

(2) 地形因子分類分級。以DEM數據為基礎,將研究區(qū)高程按<500,500~1 000,1 000~1 500,1 500~2 000,2 000~2 500,2 500~3 000,3 000~350,3 500~4 000,>4 000 m劃分為9個高程帶。將坡度按<5°,5°~10°,10°~15°,15°~20°,20°~25°,25°~30°和>30°劃分為7個坡度帶。將研究區(qū)坡向按0°(平地),0°~22.5°和337.5°~360°(北坡),22.5°~67.5°(東北坡),67.5°~112.5°(東坡),112.5°~157.5°(東南坡),157.5°~202.5°(南坡),202.5°~247.5°(西南坡),247.5°~292.5°(西坡),292.5°~337.5°(西北坡)劃分為9個坡向帶。

為詳細分析研究區(qū)植被覆蓋度與地形因子的相關關系,首先對5·12汶川地震災區(qū)平均植被覆蓋度與地形因子的總體趨勢進行分析,然后將前文提取得到的植被覆蓋度,按植被覆蓋度值<40%,40%~70%,>70%分為低植被覆蓋度、中等植被覆蓋度、高植被覆蓋度,對各等級植被覆蓋度的詳細變化與地形因子的相關關系進行分析。

2 結果與分析

2.1 平均植被覆蓋度與地形因子的關系分析

2.1.1 平均植被覆蓋度隨高程變化及特征分析 將計算得到的8期平均植被覆蓋度與高程分帶圖疊加分析,得到每一高程帶內平均植被覆蓋度值,各高程帶內平均植被覆蓋度隨高程的變化如圖1所示。對2008年3月、2009年5月2期平均植被覆蓋度在各高程帶的分布分析表明,高程小于3 000 m的區(qū)域,平均植被覆蓋度呈現明顯減少,其中:高程<500 m區(qū)域,由84.45%減少到47.36%,減少了37.09%,減少比例最高;2 500~3 000 m區(qū)域,由35.96%減少到28.36%,減少了7.6%,減少比例最低;高程小于3 000 m的其余各高程帶,呈現隨著高程的增加,平均植被覆蓋度減少的比例逐漸下降的特點,即平均植被覆蓋度減少比例依次為:<500,500~1 000,1 000~1 500,1 500~2 000,2 000~2 500,2 500~3 000 m。高程大于3 000 m的區(qū)域,平均植被覆蓋度并未減少,也未呈現出明顯的規(guī)律性。說明2008年5月12日地震對研究區(qū)平均植被覆蓋度破壞的影響,主要集中在3 000 m以下區(qū)域,且高程越低的區(qū)域,平均植被覆蓋度所受影響越大。

圖1 各級高程帶內平均植被覆蓋度變化

對2008—2015年8期平均植被覆蓋度在各高程帶的綜合分析表明,高程小于3 000 m的區(qū)域,平均植被覆蓋度總體呈現出先減少后增加的趨勢,其中:高程<500 m區(qū)域,平均植被覆蓋度減少的周期最長,從2008年3月至2014年6月,整體呈現減少趨勢,自2015年5月開始增加。高程500~1 000,1 000~1 500 m區(qū)域,平均植被覆蓋度在2010年5月達到最低,2010年5月后平均植被覆蓋度整體呈現逐年增加趨勢。高程1 500~2 000,2 000~2 500,2 500~3 000 m這3個區(qū)域,平均植被覆蓋度最低值在2009年5月,2009年5月后呈現逐年增加趨勢。上述分析表明,高程<500,500~1 000,1 000~1 500 m區(qū)域,平均植被覆蓋度受汶川地震的影響周期較長,其中<500 m區(qū)域受影響周期最長,為6 a,其次為500~1 000,1 000~1 500 m區(qū)域受影響為3 a,而1 500~2 000,2 000~2 500,2 500~3 000 m這3個高程帶的平均植被覆蓋度,主要在2008,2009年這2 a受影響。

將各高程帶2009—2015年平均植被覆蓋度與2008年3月平均植被覆蓋度進行對比分析表明,截至2015年5月,1 000~1 500,1 500~2 000,2 000~2 500,2 500~3 000 m這4個高程帶區(qū)域內的平均植被覆蓋度均已達到或超過了2008年3月地震前的水平,而<500 m,500~1 000 m這2個區(qū)域平均植被覆蓋度均低于2008年3月震前水平,這既與2008年5·12地震對這2個區(qū)域內的平均植被覆蓋度影響嚴重有關,也與災后重建主要集中在這2個高程帶區(qū)域有關。

通過平均植被覆蓋度與高程的相關性分析表明,2008,2009年相關系數分別為-0.996 3和-0.966 5,具有高度的負相關性,說明隨著高程增加,平均植被覆蓋度逐漸降低。2010—2015年,對于高程1 500 m以下區(qū)域,均呈現正相關性,相關系數分別為0.624 9,0.990 2,0.993 2,0.999 9,0.996 8,0.999 3;高程大于1 500 m區(qū)域,均呈現負相關性,相關系數分別為-0.598 9,-0.775 1,-0.977 0,-0.860 1,-0.993 4,-0.993 0。

2.1.2 平均植被覆蓋度隨坡度變化及特征分析 將各時相的平均植被覆蓋度與劃分的坡度帶進行疊加分析,得到各坡度帶不同時相的平均植被覆蓋度,統計分析如圖2所示。對2008年3月、2009年5月兩期平均植被覆蓋度在各坡度帶的分布分析表明,平均植被覆蓋度在各坡度帶均呈現明顯減少趨勢,其中:坡度小于5°區(qū)域,平均植被覆蓋度由79.2%減少到45.7%,減少了33.5%,減少比例最高;坡度大于30°區(qū)域,平均植被覆蓋度由33.8%減少到25.7%,減少了8.1%,減少比例最低。即隨著坡度帶的增加,平均植被覆蓋度減少的比例逐漸減小。說明2008年5月12日地震對研究區(qū)各個坡度帶的平均植被覆蓋度均有影響,且坡度越小的區(qū)域,平均植被覆蓋度所受影響越大。

圖2 2008-2015年研究區(qū)平均植被覆蓋度隨坡度變化

對2008—2015年8期平均植被覆蓋度在各坡度帶的綜合分析表明,坡度小于5°的區(qū)域,平均植被覆蓋度總體呈現出先減少后增加的趨勢,其中:坡度小于5°,5~10°,10~15°的區(qū)域,平均植被覆蓋度減少的周期最長,在2010年6月達到最低值。坡度15°~20°,20°~25°,25°~30°和>30°這4個區(qū)域,平均植被覆蓋度在2009年5月達到最低,隨后呈現逐年增加趨勢。

將各坡度帶2009—2015年平均植被覆蓋度與2008年3月平均植被覆蓋度進行對比分析表明,截至2015年5月,除坡度小于5°的坡度帶外,其余6個坡度帶內的平均植被覆蓋度均已達到或超過了2008年3月地震前的水平,這既與地震對坡度小于5°的區(qū)域內平均植被覆蓋度影響嚴重有關,也與災后重建主要集中在坡度小于5°的區(qū)域有關[17-18]。

由圖2中2008年平均植被覆蓋度在各坡度帶的分布可以看出,2008年3月研究區(qū)平均植被覆蓋度的分布呈現隨著坡度增加而降低的趨勢,其與坡度的相關系數為-0.981 7,呈現高度負相關性。震后(2009年5月)表明受地震的破壞影響,不同坡度帶內的平均植被覆蓋度均受到不同程度的減少,但整體上依舊呈現隨著坡度越大平均植被覆蓋度越低的趨勢,其相關系數為-0.966 1,依然呈現高度負相關性。

2.1.3 植被覆蓋度隨坡向變化的特征分析 坡向就是每個柵格高程值改變量變化的方向,不同的坡面朝向,太陽輻射量及土壤水分的多少存在著明顯的差異,進而植被分布特征也不同。將研究區(qū)坡向按前文所述劃分為9級進行分析[1]。但由于研究區(qū)平地面積只有0.005%,所占面積小,故本文只對除平地外的其余8級進行分析,結果如圖3所示。對2008年3月、2009年5月2期平均植被覆蓋度在各坡向帶的分布分析表明,平均植被覆蓋度在各坡向帶內均出現了降低,且不同坡向區(qū)域內,平均植被覆蓋度降低的比例均在35%左右,并無明顯差異和規(guī)律性。

圖3 2008-2015年不同坡向平均植被覆蓋度分布

對2008—2015年8期平均植被覆蓋度在各坡向帶的綜合分析表明,在各坡向區(qū)域內,平均植被覆蓋度均呈現出先降低后增加的趨勢,且各坡向區(qū)域內的平均植被覆蓋度均在2010年出現最低值,2010年5月后,各坡向區(qū)域內的平均植被覆蓋度呈現上升趨勢,截至2015年5月,東、南、東南、北方向的平均植被覆蓋度達到了2008年5月12日地震前水平。通過分析平均植被覆蓋度與各坡向的關系,結果如表1所示。

由表1可以看出,各年份坡向與平均植被覆蓋度均為正相關,其大小不同說明區(qū)域內平均植被覆蓋空間分布在不同年份受坡向的影響大小不一。

表1 平均植被覆蓋度與坡向的相關性分析

2.2 不同等級植被覆蓋度與地形因子的關系分析

2.2.1 不同等級植被覆蓋度隨高程變化的特征分析 將不同等級植被覆蓋分級圖與各高程帶疊加分析,統計結果如圖5中a,b,c所示,分別為2008—2015年各高程區(qū)內低、中等、高植被覆蓋度像元占比及其逐年變化趨勢。

從圖4中可以看出,高程>4 000,3 500~4 000,3 000~3 500 m這3個區(qū)域,地震前主要以低植被覆蓋度為主,分別占該區(qū)域總面積的95%,92%,81%,且地震前后該高程帶低植被覆蓋度的面積比例變化不顯著,說明地震對高程大于3 000 m區(qū)域的植被影響不明顯。高程<500 m和500~1 000 m區(qū)域,地震前主要以高植被覆蓋度為主,占該區(qū)域總面積的80%以上,2009年5月與2008年3月對比發(fā)現,該區(qū)域低植被覆蓋比例迅速增加,從4%增加到43%左右,高植被覆蓋比例急劇降低,從80%降低到25%,說明地震對該區(qū)域植被覆蓋度的影響最為嚴重。

圖4 不同高程中低(a)、中(b)、高(c) 植被覆蓋度像元占比

從圖4a中各高程帶低植被覆蓋度占比及其變化分析表明,2008—2009年,高程>4 000,3 500~4 000,3 000~3 500 m這3個區(qū)域低植被覆蓋比例變化不明顯,高程<500,500~1 000,1 000~1 500,1 500~2 000,2 000~2 500 m這5個區(qū)域低植被覆蓋比例迅速增加,2 500~3 000 m區(qū)域低植被覆蓋度略有增加??傮w來看,高程<500,500~1 000,1 000~1 500,1 500~2 000,2 000~2 500,2 500~3 000 m這6個區(qū)域低植被覆蓋度占比呈現先增加后減小的趨勢,截至2015年5月,高程<500,500~1 000 m這2個區(qū)域的低植被覆蓋度比例略高于2008年3月震前值,高程1 000~1 500,1 500~2 000,2 000~2 500,2 500~3 000 m這4個區(qū)域的低植被覆蓋度比例略低于震前水平。

從圖4b中各高程帶中等植被覆蓋度占比及其變化分析表明,2008—2009年,除高程2 500~3 000,2 000~2 500,1 500~2 000,1 000~1 500 m這4個區(qū)域中等植被覆蓋度占比降低較為明顯外,其余各高程均無明顯變化??傮w來看,高程2 500~3 000,2 000~2 500,1 500~2 000,1 000~1 500 m這4個區(qū)域中等植被覆蓋度的占比呈現先降低后增加的趨勢,高程<500,500~1 000 m兩個區(qū)域呈現持續(xù)緩慢增加趨勢。截至2015年5月,高程<500,500~1 000,3 000~3 500,2 500~3 000 m這4個區(qū)域的中等植被覆蓋度占比高于2008年3月,而1 000~1 500,1 500~2 000,2 000~2 500 m這3個區(qū)域的中等植被覆蓋度占比低于2008年3月。

從圖4c中各高程帶高植被覆蓋度占比及其變化分析表明,2008—2009年,高程<500,500~1 000,1 000~1 500,1 500~2 000,2 000~2 500 m這5個區(qū)域高植被覆蓋占比減少,其中:高程<500,500~1 000 m兩個區(qū)域減小最為明顯。總體來看,高程<500,500~1 000,1 000~1 500,1 500~2 000,2 000~2 500 m這5個區(qū)域高植被覆蓋度的占比呈現先降低后增加的趨勢。截至2015年5月,高程1 000~1500,1 500~2 000,2 000~2 500 m這3個區(qū)域的高植被覆蓋度占比高于了2008年3月,高程<500,500~1 000 m兩個區(qū)域的高植被覆蓋度占比還低于2008年3月。

2.2.2 不同等級植被覆蓋度隨坡度變化的特征分析 將不同等級植被覆蓋分級圖與坡度帶劃分結果疊加分析,統計結果如圖5中a,b,c所示,分別表示2008—2015年各坡度帶內低、中等、高植被覆蓋度像元占比及其逐年變化趨勢。

從圖5a中各坡度帶低植被覆蓋度占比及其變化分析表明,2008—2009年,各坡度帶中,低植被覆蓋度占比均呈現急劇增加,其變化率依次為坡度<5°,5°~10°,10°~15°,15°~20°,20°~25°,25°~30°,大于30°,即隨著坡度帶的增大,低植被覆蓋度占比增加的幅度逐漸減小??傮w來看,劃分的7個坡度帶區(qū)域中,低植被覆蓋度占比均呈現先增加后減小的趨勢,其中坡度<5°區(qū)域低植被覆蓋度占比減少最為緩慢。截至2015年5月,除坡度<5°區(qū)域低植被覆蓋度占比例略高于震前水平外,其余各坡度區(qū)均已達到或低于震前水平。

從圖5b中各坡度帶中等植被覆蓋度占比及其變化分析表明,2008—2009年,除坡度<5°區(qū)域中等植被覆蓋度占比增加外,其余各坡度帶均降低??傮w來看,除坡度<5°區(qū)域外,其余各坡度區(qū)中等植被覆蓋度的占比呈現先降低后增加的趨勢,坡度<5°區(qū)中等植被覆蓋度占比呈持續(xù)緩慢增加,至2015年5月,坡度<5°區(qū)中等植被覆蓋度已達58%,超過震前水平,其余各坡度帶中等植被覆蓋達到或略低于震前水平。

從圖5c中各坡度帶高植被覆蓋度占比及其變化分析表明,2008—2009年,各坡度帶區(qū)域高植被覆蓋占比均減少,其減小比例依次為坡度<5°,5°~10°,10°~15°,15°~20°,20°~25°,25°~30°,大于30°,即隨著坡度的增加,高植被覆蓋度占比減小的幅度逐漸減小??傮w來看,各坡度帶內高植被覆蓋度占比呈現出先降低后增加的趨勢,截至2015年5月,除坡度<5°區(qū)外,其余各坡度帶高植被覆蓋度占比均已達到或超過震前水平,而坡度<5°區(qū)域高植被覆蓋度還低于震前近40%。

圖5 不同坡度帶中低(a)、中(b)、高(c) 植被覆蓋度像元占比

2.2.3 不同等級植被覆蓋度隨坡向變化的特征分析 將2008—2015年植被覆蓋分級圖與坡向帶劃分結果疊加分析(如表2所示),統計了各個年份低、中、高植被覆蓋占不同坡向區(qū)像元比例。

從表2中可以看出,2008—2009年,各坡向區(qū)低植被覆蓋度像元比例均大幅增加,從20%增加至60%左右,至2010年,低植被覆蓋度像元比例增加到最大值,2011年開始,低植被覆蓋度像元占比開始降低,截止2015年5月,基本達到2008年3月震前水平。

2008—2009年,各坡向區(qū)中等植被覆蓋度像元比例均降低,從30%降低至20%左右,至2010年,中等植被覆蓋度像元比例降低到最低值16%左右,2011年開始,中等植被覆蓋度像元占比開始增加,截止2015年5月,達到并超過2008年3月震前水平,各方向中等植被覆蓋度像元所占比例約為34%。

表2 不同坡向區(qū)低、中、高植被覆蓋度像元所占比例 %

2008—2009年,各坡向區(qū)高植被覆蓋度像元比例均大幅降低,從50%降低至17%左右,至2010年,高植被覆蓋度像元比例降低到最低值14%左右,2011年開始,高植被覆蓋度像元占比開始增加,截止2015年5月,尚未達到2008年3月震前水平,各方向高植被覆蓋度像元所占比例約為40%,說明高植被覆蓋度的恢復更為漫長。各坡向之間低、中等、高植被覆蓋度像元數比例變化整體趨勢基本一致,無明顯差異。

3 討論與結論

本文以ArcGIS和ENVI軟件為平臺,基于MODIS遙感影像和像元二分模型,提取研究區(qū)2008—2015年8期植被覆蓋度,重點分析了植被覆蓋度變化與地形因子的相關關系,結果如下:

(1) 汶川地震前后植被覆蓋度對比分析表明,高程大于3 000 m區(qū)域平均植被覆蓋度、高、中、低植被覆蓋度比例均無明顯變化,其余各高程帶中平均植被覆蓋度均明顯減少,且隨著高程增加,平均植被覆蓋度減小的比例逐漸降低,即植被覆蓋度減小比例與高程呈負相關關系。汶川地震后7期植被覆蓋數據分析表明,高程越低的區(qū)域,植被恢復周期越長,截至2015年5月,高程<500 m,500~1 000 m區(qū)域的平均植被覆蓋度尚未達到震前水平,高植被覆蓋度比例低于地震前,低植被覆蓋度比例高于地震前,其他各高程帶區(qū)域平均、高、中、低植被覆蓋度比例均已達到地震前水平。

(2) 汶川地震前后植被覆蓋度對比分析表明,隨著坡度的增加,平均植被覆蓋度減少的比例逐漸減小,即平均植被覆蓋度減少與坡度呈負相關關系。各坡度帶中等、低植被覆蓋度比例增加,高植被覆蓋度比例降低,低植被覆蓋度占比增加的幅度隨著坡度增加而減少,高植被覆蓋度占比降低的幅度隨著坡度的增加也減少。截至2015年5月,除坡度<5°區(qū)域平均植被覆蓋度低于震前水平,低植被覆蓋度比例高于震前,中等、高植被覆蓋度比例低于震前外,其余坡度區(qū)的平均、高、中、低植被覆蓋度比例均已達到震前水平。

(3) 汶川地震前后植被覆蓋度對比分析表明,不同坡向區(qū)平均植被覆蓋度降低約35%,低植被覆蓋度比例由20%增加到60%,中等植被覆蓋度比例降低約10%,高植被覆蓋度比例降低約33%。截至2015年5月,東、南、東南、北方向的平均植被覆蓋度達到了震前水平,其余各方向植被覆蓋度接近但略低于震前水平,但各個方向上高植被覆蓋度占比均尚未達到震前水平。

研究表明,高程小于1 000 m,坡度小于5°的區(qū)域,平均植被覆蓋度、中等植被覆蓋度、高植被覆蓋度比例降低,低植被覆蓋度比例增加,植被受地震影響時間長,植被恢復較為緩慢。各地形因子中,高程對研究區(qū)植被損毀與恢復的影響十分明顯,經多次現場考察與文獻分析表明,地震觸發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流等次生地質災害,主要發(fā)育在高程<1 500 m的區(qū)域,直接造成各小流域溝口、河岸及溝谷兩側地表植被變化,震后5~10 a內,鄰近汶川地震發(fā)震斷層帶區(qū)域仍有次生災害發(fā)生,具有極大破壞潛力,導致大量的植被損失,植被生長與恢復比較困難。同時,災后道路、房屋等基礎設施重建,河谷地區(qū)河灘地、靠近河岸的緩坡區(qū)域等被充分開發(fā)利用,人類工程及社會經濟活動加劇,是高程較低區(qū)域植被覆蓋恢復緩慢的又一因素。隨著高程的不斷增加,氣溫逐漸降低,植被分布的垂直地帶性特征明顯,人類活動逐漸減少,對植被的影響和擾動逐漸降低,因此高海拔區(qū)植被覆蓋度變化不明顯。

坡度對汶川地震災區(qū)植被損毀與恢復的影響亦十分明顯,坡度15°~30°的區(qū)域是滑坡等地質災害易發(fā)區(qū),坡度小于5°的區(qū)域,多是滑坡體和泥石流等松散固體物質的堆積區(qū),對植被造成直接影響。同時,河谷平原區(qū)、山區(qū)臺地等緩坡區(qū)域,是災后重建集中安置和搬遷的主要區(qū)域,工程活動亦十分頻繁,植被破壞嚴重,雖然降水、土壤涵養(yǎng)能力較強且均有利于植被生長,但植被恢復持續(xù)時間很長,截至2015年3月,高植被覆蓋區(qū)低于震前40%左右,由于工程建設所占用耕地、林地等所造成的植被覆蓋度降低的區(qū)域,其植被恢復能力已達到或接近可恢復的極值。

坡向對汶川地震災區(qū)植被損毀和恢復的影響相對較弱,地震發(fā)生后,次生地質災害、人類工程活動與坡向均沒有明顯的規(guī)律性。各坡向區(qū)植被覆蓋度損毀與恢復的整體趨勢基本一致,但植被恢復的速度不盡相同。東、南、東南方向由于屬于陽坡,其光照時間更長,光合作用充足,降水充沛,更有利于植被的生長與恢復。因此,截至2015年5月植被覆蓋度已達到震前水平,其余各方向則略低于震前。植被覆蓋的時空變化影響因素極其復雜,除受地形因素影響外,也受氣候、人類活動、土地利用變化等多種因素的共同作用,因此,關于植被覆蓋變化與氣候等其他因素的關系,還需進一步深入研究。

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