基于GEE的石羊河流域植被覆盖变化特征及其影响因素分析

doi:10.11873/j.issn.1004-0323.2023.5.1167

遥感技术与应用

2023, Vol. 38

Issue (5): 1167-1179 DOI: 10.11873/j.issn.1004-0323.2023.5.1167

遥感应用

基于GEE的石羊河流域植被覆盖变化特征及其影响因素分析

方春爽¹(

),朱睿¹(

),卢睿¹,陈泽霞¹,王凌阁¹,山建安¹,尹振良²

^1.兰州交通大学测绘与地理信息学院/地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心/ 甘肃省地理国情监测工程实验室，甘肃兰州 730000
^2.中国科学院西北生态环境资源研究院国家冰川冻土沙漠科学数据中心，甘肃兰州 730000

Analysis of Vegetation Cover Change Characteristics and Influencing Factors in the Shiyang River basin based on GEE

Chunshuang FANG¹(

),Rui ZHU¹(

),Rui LU¹,Zexia CHEN¹,Lingge WANG¹,Jian’an SHAN¹,Zhenliang YIN²

^1.Faculty of Geomatics / National-Local Joint Engineering Research Center of Technologies and Applications for National Geographic State Monitoring / Gansu Provincial Engineering Laboratory for National Geographic State Monitoring，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730000，China
^2.National Cryosphere Desert Data Center，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China

全文: PDF(6901 KB) HTML

摘要：

植被作为陆地生态系统的重要组成部分，常被用作评估气候变化和生态恢复成效的指标。以石羊河流域为研究对象，基于Google Earth Engine （GEE）平台采用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall检验（TS-MK）、Hurst指数揭示植被覆盖变化特征；采用偏相关分析、残差分析和地理探测器探究植被覆盖变化的影响因素。结果表明：2001~2020年间石羊河流域植被NDVI呈现波动增长趋势，增长率为0.023/10 a；呈显著增加趋势和显著减少趋势的面积占比分别为72.32%和2.40%。未来植被NDVI变化趋势保持一致（Hurst>0.5）的面积占比为63.84%，其中持续性显著增加的面积占比最大，为47.37%。偏相关分析结果表明降水对植被生长的影响较强，而温度、太阳辐射和饱和水汽压差的影响相对较弱。残差分析结果表明气候要素和人类活动影响下植被NDVI呈显著增加趋势的面积占比分别为21.59%和60.07%，石羊河流域的植被变化主要受人类活动的积极影响。此外，地理探测器的结果表明植被NDVI的空间分布主要受水热条件分布特征的影响。该研究结果有助于深化对植被覆盖变化影响因素的认识，为石羊河流域生态保护提供借鉴。

关键词： NDVI; 影响因素; Google Earth Engine; 地理探测器; 石羊河流域

Abstract:

As an important part of terrestrial ecosystems， vegetation is often used as an indicator to assess the effectiveness of climate change and ecological restoration. In this study， the Shiyang River Basin is taken as an example， Theil-Sen and Mann-Kendall models， and the Hurst index were used to analyze the change characteristics of vegetation cover. The correlation analysis， residual analysis and Geodetector were used to explore the influencing factors of vegetation cover change. The results showed that the vegetation NDVI demonstrated a fluctuating but upward trend from 2001 to 2020， with a rate of increase of 0.023/10 a. Areas with significant increased and significant decreased accounted for 72.32% and 2.4%， respectively. Areas with sustainability （Hurst>0.5） accounted for 63.84 % of the entire area， among which 47.37% showed continuously significant increasing trend. The correlation results between NDVI and climatic factors indicated that the impact of precipitation was particularly significant， and the impacts of temperature， solar radiation and saturated vapor pressure deficit were relatively weak. The area of NDVI_pre showed a significant increase trend accounted for 21.59%， while the area of NDVI_res showed a significant increase trend accounted for 60.07%， so interannual variation of NDVI in Shiyang River Basin was greatly affected by human activities. Geodetector results showed that the spatial distributation characteristics of water-heat conditions. It is noted that the spatial distribution of NDVI of cultivated land is greatly affected by population density. The results of this study are helpful to deepen the understanding of the driving factors of vegetation change and provide scientific reference for ecological protection and restoration of Shiyang River Basin.

Key words: NDVI Influencing factors Google Earth Engine Geodetector Shiyang River Basin

收稿日期: 2022-06-06 出版日期: 2023-11-07

ZTFLH:

Q948

基金资助: 国家自然科学基金项目(42161018);中国科学院青年创新促进会项目(2021424);甘肃省重大科技计划项目(21ZD4NF044-02)

通讯作者: 朱睿 E-mail: 12211915@stu.lzjtu.edu.cn;zhur@mail.lzjtu.cn

作者简介: 方春爽(1997-)，男，山东济宁人，硕士研究生,主要从事水土资源耦合研究。E?mail: 12211915@stu.lzjtu.edu.cn

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引用本文:

方春爽,朱睿,卢睿,陈泽霞,王凌阁,山建安,尹振良. 基于GEE的石羊河流域植被覆盖变化特征及其影响因素分析[J]. 遥感技术与应用, 2023, 38(5): 1167-1179.

Chunshuang FANG,Rui ZHU,Rui LU,Zexia CHEN,Lingge WANG,Jian’an SHAN,Zhenliang YIN. Analysis of Vegetation Cover Change Characteristics and Influencing Factors in the Shiyang River basin based on GEE. Remote Sensing Technology and Application, 2023, 38(5): 1167-1179.

链接本文:

http://www.rsta.ac.cn/CN/10.11873/j.issn.1004-0323.2023.5.1167 或 http://www.rsta.ac.cn/CN/Y2023/V38/I5/1167

图1 石羊河流域区域示意图审图号：GS（2020）4619

表1 变化趋势类型和变化趋势持续性的定义

图2 技术流程图

图3 2001~2020年石羊河流域NDVI的年际变化趋势及其空间分布特征

图4 植被NDVI的变化趋势及其不同土地覆被下的分布特征和植被NDVI变化趋势持续性及其在不同土地覆被下的分布特征

图5 石羊河流域NDVI与温度、降水、太阳辐射和饱和水汽压差的偏相关性空间分布

表2 不同土地覆被类型NDVI与气候要素呈显著相关的面积占比（%）

图6 植被NDVI与气候要素复相关性的空间分布

图7 NDVI pre 和NDVI res 变化趋势特征及其在不同土地覆被下的分布特征

表3 地理探测器探测器结果

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