1、1基于 3S 技术的东洞庭湖湿地植被的分布与适应性分析摘要：利用 2010 年环境一号卫星影像提取东洞庭湖湿地植被分布图，依据同时期的 MODIS13 数据合成增强植被指数（EVI）年最大值图与年平均值图，结合东洞庭湖高程，讨论东洞庭湖湿地植被及其生物量空间分布，并从水文因素及植被生长特性等方面分析其原因，推论出芦苇与湖草等植被的最适宜生长区域.结果说明，东洞庭湖植被及其生物量分布与高程及水环境有很大的相关性，在高程 30 m 以上且远离水域区域，主要生长着对水分要求不高的防护林；芦苇适合生长在 27 m 高程以上且靠近水域的区域，湖草适合生长在高程为 2327 m 间的区域. 关键词：植被；
2、东洞庭湖；生物量；环境卫星；MODIS；增强植被指数 中图分类号：X52 文献标识码：A 2 研究方法与研究内容 2.1 数据来源及其特点 本利用了 2010 年的环境卫星 CCD 影像与 2010 年全年 MODIS 数据以及 DEM 数据.环境卫星 CCD 影像是由“环境一号”卫星宽覆盖多光谱可见光相机拍摄，空间分辨率为 30 m，时间分辨率为 2d.MODIS 数据采用NASA 免费提供的覆盖东洞庭湖地区的 MODIS13Q1 级产品，该数据空间分辨率为 250 m，时间分辨率为 16 d，数据集在一定程度上去除了云层等2的影响和干扰.大量研究表明，NDVI 与 EVI 等植被指数值与植
3、被生物量成显著正相关关系，MODIS 数据可以根据 NDVI 值或 EVI 值的大小来对比植被生物量大小7-8.DEM 高程数据来源于国家科学数据服务平台（http：/ ，包括两个部分：ASTER GDEM 30 m 分辨率高程数据和 SRTM 90 m 分辨率高程数据，本文主要利用SRTM 数据. 2.2 东洞庭湖植被提取 东洞庭湖在丰水期（6-8 月）水位较高，大部分湖草与泥沙滩地被水淹没，不利于对东洞庭湖苔草等湖草滩地与泥炭滩地提取，而枯水期水位较低（其中 1 月份水位最低） ，苔草等湖草及泥滩基本露出水面，且各植被滩地光谱特征区别较大，有利于全面且准确地对东洞庭湖滩地进行解译.东洞庭湖
4、 1 月与 8 月份遥感影像特征（波段组合为 R：band 4 G：band 3 B：band 2）对比如图 1 所示. 从图 1 可知，在丰水期大部分植被洲滩被水淹没，而枯水期（1 月份）洲滩基本露出水面，且光谱特征条理分布清晰.根据实地资料与遥感影像对比，防护林（包括人工造林） 、芦荻、湖草、纯水域与泥滩地光谱特征区别明显，说明“环境一号”卫星影像可以用来解译东洞庭湖植被分布情况，且能达到很好的效果.研究区域各植被分布较为集中，且各植被滩地主要种群比较单一，遥感解译比较合适.由于洞庭湖“过水为洲，蓄水为湖”的特征，泥炭湿地丰水期被淹没，枯水期部分露出水面，其与水呈季节性相互转化，研究将东洞
5、庭湖区划分为芦苇滩地、湖草滩地、防护林滩地、泥炭滩地和水域，并将泥炭湿地及水域合称为非植被滩地. 32.4 东洞庭湖高程图处理 获取东洞庭湖高程使用的数据为 SRTM 提供的 DEM 数据，空间分辨率90 m.为方便研究，在 ArcGIS 中重采样到与 MODIS 影像分辨率一致，得到东洞庭湖高程图（图 5）. 3 结果与讨论 3.1 东洞庭湖植被分布分析与讨论 由植被分布图（图 2）与东洞庭湖高程图（图 5）对比分析可知：1）高程 23 m 以下基本为非植被区，苔草等湖草生长在 2327 m 间，芦苇大部分生长在 27 m 高程以上且靠近水域，2627 m 间为芦苇与湖草都有生长的过渡带，防
6、护林生长在 30 m 高程以上.2）在芦苇生长区域，越靠近水域高程越大，这与东洞庭湖多年来的泥沙淤积与芦苇的促淤作用有一定关系. 综上所述：1）对不同滩地的 EVI 指数年最大值及平均值比较结果排序为：芦苇滩地，防护林滩地，湖草滩地，非植被滩地.2）在相同植被滩地中，芦苇滩地在靠近水域时高程增大，达 29 m 以上，且 EVI 年平均值与年最大值都随高程的增加而增大，在高地势且靠近水域的区域 EVI值达最大，这与芦苇对水分的需求及其促淤效应有一定关系.湖草滩地在远离水域的区域高程越大，且 EVI 年最大值与年平均值也都随高程的增加而增大，特别是年平均值，变化趋势明显，这说明低高程的湖草水淹时间
7、过长，不利于湖草的生长，而在 27 m 以上高程，水淹时间大幅减少，湖草滩地容易被更适合在高地势区域生长的芦苇代替. 另外，本文利用 EVI 最大值及平均值研究植被生物量时，由于水淹4的影响，使部分生长在低高程处的植被 EVI 指数偏低，这也是 EVI 指数随高程增加而增大的另外一个重要原因，在如何去除水位对 EVI 值的影响需进一步研究. 3.3 植被适应性分析 由东洞庭湖植被及其生物量分析说明，东洞庭湖植被及其生物量分布与高程及水环境有很大的相关性，在高程 30 m 以上及远离水域区域，主要是对水分要求不高的防护林滩地；芦苇适合生长在 27 m 高程以上且靠近水域的区域，水淹时间很短却水分
8、充足；湖草适合生长在 27 m 以下区域，但在 23 m 高程以下，水淹时间过长，不利于湖草的生长. 4 结论 本文通过对东洞庭湖植被分布图、高程图、EVI 植被指数年最大值合成图与年平均值计算图的对比分析，得出结论： 1）芦苇滩地的 EVI 值随高程增加而增大，且在靠近水域区域（芦苇滩地在靠近水域处高程较其它区域大）EVI 指数值达最大；低高程区域的湖草滩地的 EVI 年最大值与年平均值较其它区域的小，特别是年平均值，变化趋势明显，这与低高程区域的湖草水淹时间较长有一定关系. 2）洞庭湖植被及其生物量分布与高程及水环境有很大的相关性，芦苇适合生长在 27 m 高程以上且靠近水域的区域，湖草适
9、合生长在 27 m以下区域，但若高程太低，水淹时间过长，不利于湖草的生长. 参考文献 1JIANG W G， HOU P，ZHU X H. Analysis of vegetation response to rainfall with satellite images in Dongting LakeJ. J Geogr Sci，2011，21（1）：135-149. 52CHI X， SHENG S G， WEN Z. Characterizing wetland change at landscape scale in Jiangsu Province， ChinaJ. Environ
10、Monit Assess， 2011，17 （9）：279-292. 3GUO Q L， FENG Q， LI J L . Environmental changes after ecological water conveyance in the lower reaches of Heihe River， northwest ChinaJ. Environ Geol，2009，58：1387-1396 . 4蒋晓辉，刘昌明. 黑河下游植被对调水的响应J.地理学报，2009，64（7）：791-797. JIANG Xiaohui， LIU Changming. The response of
11、 vegetation to water transport in the lower reaches of the heihe riverJ. Acta Geographica Sinica， 2009，64（7）：791-797.（In Chinese） 5JIN X M， SCHAEPMAN M， CLEVERS J， et al. Correlation between annual runoff in the heihe river to the vegetation cover in the ejina oasisJ. Arid Land Research and Manageme
12、nt，2010，24：31-41. 6潘明麒，于秀波. 洞庭湖湿地生态系统管理面临的威胁及应对策略初探J.长江流域资源与环境，2011，20（6）：730-735. PAN Mingqi， YU Xiubo. Threats and challenges faced by ecosystem management of Dongting Lake wetlandJ. Resources and Environment in the Yangtze Basin， 2011，20（6）：730-735.（In Chinese） 7宫 攀. 基于 MODIS 数据的中国土地覆盖分类方法研究D.北京：
13、6中国农业大学资源与环境学院，2006. GONG Pan. Explore the methods of land cover classification based on MODIS dataD.Beijing：School of Resources and Enrironment，China Agricultural University，2006.（In Chinese） 8ZHANG Xiaoyang， MARK A， CRYSTAL B. Monitoring vegetation phenology using MODISJ.Remote Sensing of Environm
14、ent，2003，84：471-475. 9何 勇，董文杰，郭晓寅，等.基于 MODIS 的中国陆地植被生长及其与气候的关系J.生态学报，2007，27（12）：5086-5092. HE Yong， DONG WenJie， GUO Xiaoyin，et al. The terrestrial growth and its relationship with climate in China based on the MODIS dataJ. Acta Ecologica Sinica， 2007，27（12）：5086-5092.（In Chinese） 10刘晓曼，王 桥，孙中平，等.
15、基于环境一号卫星的自然保护区生态系统健康评价J.中国环境科学，2011，31（5）：863-870. LIU Xiaoman， WANG Qiao， SUN Zhongping，et al. Assessment of ecosystem health of nature reserve based on HJ1 remote sensing imageryJ. China Environmental Science， 2011， 31（5）：863-870.（In Chinese） 11徐?凡，李云梅，王桥，等.基于环境一号卫星多光谱影像数据的三湖一库富营养化状态评价J.环境科学学报，201
16、1，31（1）：81-93. 7XU Yifan， LI Yunmei， WANG Qiao，et al. Eutrophication evaluation of three lakes and one reservoir using CCD images from theHJ1 satelliteJ.China Environmental Science， 2011.，31（1）：81-93.（In Chinese） 12张一驰，于静洁，乔茂云，等. 黑河流域生态输水对下游植被变化影响研究J.水利学报，2011，42（7）：757-765. ZHANG Yichi，YU Jingjie，Q
17、IAO Maoyun，et al. Effects of ecowater transfer on changes of vegetation in the lower Heihe River basinJ. Shuili Xuebao， 2011，42（7）：757-765.（In Chinese） 13赵德刚. MODIS 数据在全国 1100 万土地覆盖制图中的应用研究D.南昌：南昌大学市政工程学院， 2009. ZHAO Degang. Application and research of MODIS images in drawing the national 11 million
18、 land cover diagram D. Municipal Engineering，Nanchang University，2009.（In Chinese） 14闫 峰，史培军，武建军，等. 基于 MODISEVI 数据的河北省冬小麦生育期特征J.生态学报，2008，28（9）：4381-4387. YAN Feng， SHI Peijun， WU Jianjun，et al. The phenology character of winter wheat by MODISEVI data in Hebei ChinaJ. Acta Ecolog Ica Sinica， 2008，28
19、（9）： 4381-4387.（In Chinese） 15闫 峰，王艳姣.基于 TsEVI 特征空间的土壤水分估算J.生态学报，2009，29（9）：4884-4891. 8YAN Feng， WANG Yanjiao. Estimation of soilmoisture from TsEVI feature spaceJ. Acta Ecolog Ica Sinica， 2009，29（9）：4884-4891.（In Chinese） 16王正兴，刘 闯，HUET EA.植被指数研究进展：从 AVHRRNDVI 到 MODIS-EVIJ.生态学报，2003，23（5）：979-987.
20、 WANG Zhengxing， LIU Chuang ， HUETE. from AVHRRNDVI to MODISEVI： Advances in vegetation index researchJ. Acta Ecolog Ica Sinica， 2003，23（5）：979-987. （In Chinese） 17王立辉， 黄进良， 孙俊英. 基于时序 MODISEVI 监测华中地区耕地复种指数J.长江流域资源与环境，2010，19（5）：529-534. WANG Lihui ， HUANG Jinliang， SUN Junying. Monitoring for multip
21、le cropping index of cultivated land in central china using time series of modiseviJ. Resources and Environment in the Yangtze Basin，2010， 19（5）：529-534. （In Chinese） 18宋富强，邢开雄，刘 阳，等. 基于 MODIS/NDVI 的陕北地区植被动态监测与评价J.生态学报，2011， 31（ 2）： 354-363. SONG Fuqiang， XING Kaixiong， LIU Yang，et al. Monitoring and assessment of vegetation variation in Northern Shaanxi based on MODIS /NDVIJ. Acta Ecolog Ica Sinica， 2011，31（ 2）：354-363. （In Chinese）
