项目名称：豫西地区植被覆盖动态遥感监测及生态修复研究

 
完成单位：河南省科学院地理研究所、许昌学院

完成人员：郝利民、武洪涛、王超、喻铮铮、李成林、陈盼盼、张淼、常宗广、胡军周、齐占元、鲁鹏、张继红、安春华、张丽萍、孙婷婷

项目背景：

       植被是陆地生态系统的主要组成部分，也是生态系统存在的基础，包括森林、草地以及农作物等等。植被是联系土壤、大气和水分的纽带，其特有的蒸腾和光合作用使土壤、大气、水分等自然地理要素相互联系、相互作用。地表植被具有防治水土流失、土壤沙化、截流降雨等功能，在全球陆地表面的能量交换过程、生物地球化学循环过程和水文循环过程中扮演着重要的角色，地表植被变化影响着土壤湿度、地表温度和地表能量与水循环，另外，它也是地球表面气候变化的重要影响因子之一。植被覆盖度是对一定区域内地表植被覆盖的一个度量，是植物群落覆盖地表状况的一个综合性量化指标，是区域生态环境变化的重要标志，是研究水文、气象、生态等方面区域或全球性问题的基础数据，因此研究植被覆盖度，是区域生态环境评价研究的重要内容之一，对区域气候研究、水文、生态评价等都有重要意义。

       生态环境是人类生存和发展的基础条件，保护和建设好生态环境，实现可持续发展战略是我国的一项基本国策。近年来，随着我国经济的快速发展，人口的急剧增长、工业化进程的加快和城市化进程的发展，使得人与自然的发展失衡，对生态环境产生了较大的破坏，其范围在逐步扩大，程度在不断加剧，成为制约经济发展，影响改革开放和社会稳定的一个重要因素。在河南省一部分生态脆弱地区，地形地貌复杂，生态环境多样而复杂，土地可利用性和承载力较差，生态环境破坏现象严重，因此，加快进行生态环境的监测评价，为生态建设和环境保护提供决策依据迫在眉睫，无论是从人类生存的需要，还是从其他生物物种的生存来考虑，开展生态保护和生态修复工作已刻不容缓，成为当前环境研究的热点问题之一，受到广泛关注。

研究内容与技术路线：

       本项目利用不同时期的遥感影像，对豫西地区的环境植被覆盖变化情况进行动态遥感监测。结合 DEM数据、坡度坡向数据以及社会经济特点对区内植被覆盖的时空变化规律、地理地貌特点进行定量分析和评价。利用收集的历史资料和监测的植被覆盖时空变化，结合实地调查结果和遥感卫片、航片提取生态修复和植被退化区域，进行植被覆盖变化驱动力研究。利用自然力生态修复知识决策模型，提出研究区生态修复的若干建议，并提供生态修复空间决策规划图件，为生态修复提供科学依据。主要研究内容有：

      （1）设计优化实验方案，收集、整理相关基础数据，包括豫西地区 10多年来的 Landsat MSS、 TM/ETM、 SPOT VEGETATION NDVI、 SPOT5卫星遥感数据，研究区生态建设工程、居民搬迁计划、退耕还林、封山育林等历史数据。

      （2）利用基于 NDVI的像元二分模型来计算植被覆盖度，进行研究区的植被覆盖及时空变化的遥感监测研究。为了动态的显示研究区植被覆盖变化的过程，本研究采用 5年的时间间隔进行定量分析，从长时间序列中国植被指数数据集中选取 1998年、 2003年和 2008年的每旬 10天合成的最大化植被指数 NDVI数据作为研究数据。利用像元二分模型计算植被覆盖度，利用最大值合成法 (MVC,maximum value composite)扩展至年度范围，取得一年的最大化 NDVI (MNDVI)，通过数据处理，我们得到河南省 1998， 2003， 2008年最大化 NDVI图。

      （3）本项目根据植被覆盖遥感监测的结果，得出了河南省豫西地区植被覆盖度分级图、 1998年到 2003年植被覆盖变化空间分布图、 2003年到 2008年植被覆盖变化空间分布图，并对数据进行了分析，得出结论。从 1998年到 2008年间豫西地区生态环境改善明显，全区植被覆盖度从 1998年的 57.5%提高到 2008年的 69.6%，自然力和人为活动对豫西地区植被生态影响空间差异显著，各地区植被退化程度不一，城市及周边区域较为严重，西部高海拔山地区域退化程度较轻。

      （4）豫西地区植被覆盖变化具有显著的空间分布规律。由于海拔高度、坡度、坡向能够间接或直接反映人为活动的频率、光、温、降雨等自然资源空间差异和水土流失等级等，为了深入分析豫西地区植被覆盖变化的驱动因素，本项目根据植被覆盖遥感监测的结果，结合河南省 DEM数据及由其衍生得到的坡度和坡向数据等来分析其地理地貌特点。

      （5）利用收集的历史资料和监测的植被覆盖时空变化，结合实地调查结果和卫片、航片提取生态修复和植被退化区域。为了进一步研究豫西地区植被退化的原因和生态修复应该采取的决策，研究利用豫西地区植被覆盖变化专题图，结合豫西地区 2.5m SPOT5卫星影像，或 0.5米的高分辨率航片，选取植被覆盖变化样区，并对样区的生态环境变化进行分析。样区选取是针对植被变化类型比较明显的退化和修复区域进行的。在豫西地区植被覆盖变化专题图上，按照植被退化和修复类型的不同，随机选取植被覆盖变化明显的区域作为样区，记录其经纬度坐标、面积、变化类型等信息，并按照坐标在航片上定位该区域，通过卫星影像或高分辨率航片来初步了解该区域植被覆盖变化的原因。

      （6）对自然力修复区域典型样区开展定位调查实验，获取样区的地理地貌、植被覆盖等基础数据，结合实地调查和卫片航片对造成该区域植被覆盖变化的原因进行分析研究，找到豫西地区植被覆盖变化的驱动力因子，为该区的植被恢复和生态涵养区建设提供科学依据。

      （7）利用自然力生态修复知识决策模型，对研究区生态退化区域的生态修复提供生态修复空间决策规划图件。

       本项目研究成果利用遥感技术手段结合植物生态学进行生态修复机理分析，一方面有利于建立客观、准确、快速的评价体系，区分自然修复与人工修复的利弊，从而根据当地当时的地理、气象等因子的异同，制定“因地制宜”的修复决策方案，大幅度降低修复成本，提高修复效果，避免环境遭二次破坏。另一方面，可以为豫西地区目前的生态建设提供人工辅助修复和自然力修复等空间决策支持，有着十分重要的应用价值。

 
鉴定及应用：

       经鉴定委员会专家鉴定认为： 1、项目选题正确，符合保护环境，实现可持续发展的基本国策。 2、调查分析了国内外相关研究资料，基础工作扎实。 3、该研究针对豫西环境植被覆盖变化情况，利用不同时期的遥感影像进行监测，得出植被动态变化特征；结合 DEM数据、坡度、坡向等数据，正确分析了植被覆盖变化与各地理要素之间关系，对于分析该地区植被格局具有指导作用。 4、该研究选取植被退化与生态修复样区，开展研究，揭示了豫西地区植被变化驱动力。继而进行分区，对于开展该地区生态修复具有重要价值。 5、成果具有一定的创新性，研究方法对其它地区进行相关研究具有较好的借鉴意义。该研究报告资料详实，数据准确可靠，具有一定的创新性、实用性，该成果整体处于国内同类研究的先进水平。

       目前，该成果已被洛阳市吉利区国土资源局和义马市环境保护局应用，并与其业务工作进行了结合，产生了很好的效果，具有一定的指导作用，产生良好的社会经济效益。