基于高分辨率遥感影像的NPP估算及驱动因子研究-以银川市为例

作     者：谢怡凡 刘耀林 庞博文 谢颖祺 甘忠瑞 曹佳琳 王楠楠 仝照民 

作者机构：武汉大学资源与环境科学学院 武汉大学地理信息系统教育部重点实验室 

出 版 物：《武汉大学学报(信息科学版)》 (Geomatics and Information Science of Wuhan University)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(42230107) 

主　　题：银川市 净初级生产力 CASA模型 非线性 

摘      要：植被净初级生产力(NPP)是监测区域陆地生态系统碳循环过程，评估区域碳源、汇的重要因子。估算植被NPP，揭示其演变特征及其对自然人文因子的响应对于区域生态系统可持续发展具有重要意义。以银川市为例，基于CASA模型利用亚米级高分辨率遥感影像、气候、土地利用等数据估算研究区2015年和2021年不同季度植被NPP并分析其时空演变特征，采用梯度提升决策树(GBDT)模型揭示自然因子、人类活动以及土地利用对植被NPP的非线性响应和阈值效应。结果表明：1)2021年银川市植被NPP在0-753.951 g C·m-2·a-1，高值区集中在黄河沿岸农业灌溉区。利用高分辨率影像估算植被NPP，可得到田块尺度和城市街区尺度植被NPP空间分布的细节图，提高估算精度。2)银川市植被NPP随季节的变化趋势与植被物候和农作物生长周期一致。2015-2021年第三季度植被NPP整体呈增加趋势，但城市扩张占用耕地导致局部NPP下降显著，而生态保护区内植被NPP上升显著。3)NDVI、土壤有机碳密度、高程、气温和降雨等自然因子对植被NPP存在显著阈值效益，其中NDVI的相对贡献最大，但超过0.6后，对植被NPP的提升作用不明显。不同土地利用类型对植被NPP的非线性影响存在差异，如旱地对NPP的影响阈值高于水田，建设用地中城市绿色基础达到一定比例时对植被NPP起正向作用，即调控土地利用结构和布局对于植被NPP的提升至关重要。当人类活动在一定范围内时对植被NPP有一定程度的促进作用，而当人口数超过阈值后，人口越大，生态承载力越低，植被NPP则会下降。