基于小波的浙江省NDVI与自然—人文因子多尺度空间关联分析
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遥感地质学NDVI名词解释遥感技术可以监测植被的变化,主要研究植被的替代指标NDVI,又称标化植被指数,是目前应用最为广泛的指标,是近红外波段与红色波段的差异经二者之和校正后的结果。
公式为:NDVI=(NIR-RED)/(NIR+RED),该指数值介于-1与1之间:0代表该区域基本没有植被生长;负值代表非植被覆盖的区域;取值0~1之间,数字越大代表植被的覆盖面积越大,植被的量越多。
云、水体和冰雪在红色及近红外波段均有较大反射,其NDVI值为负值;土壤和岩石在这两个波段的反射率基本相同,因此其NDVI值接近0。
对于Landsat TM 传感器来说,其红外及可见红光波段分别为CH4和CH3波段。
为了对不同像素显示配色,按公式(NDVI-NDVI极小值)/(NDVI极大值-NDVI 极小值)x255将NDVI扩展为0~255。
首先肯定一点,计算NDVI必须用反射率。
DN值有多种类型,TM、NOAA的原始数据就是DN值,不能用来直接计算NDVI,必须通过辐射定标计算成反射率,才能用来计算NDVI。
但一般我们需要先进行大气校正,大气校正又包含多个方面,例如水汽、臭氧和气溶胶,世界上提供的NDVI数据集一般只做了其中部分的校正。
对于山区,还需要做地形校正。
计算出来的反射率是浮点型,为了节省存储空间,往往被转换成DN值,此时转换DN值到真实值得计算公式是真实值=aDN+b,a为斜率,b为截距。
单纯利用DN值计算。
可以解释成仅仅只是DN值计算;而TM4=0且TM3=0,是说TM34波段的DN值均为0时候,分母为0,计算不免会出现问题。
NDVI的物理依据是地物反射率的差异变化。
所以用反射率来计算是比较客观准确的,而r现实生活]中,大多的人,根本不会考虑用地表反射率来计算NDVI,直接用DN来代替地表反射率,这样的替代是不是可以,从定量的角度来讲,肯定是不够严密的,大气的影响毕竟客观存在。
大气校正有两个目的:一是大气参数的反演,一是地表反射率的反演。
ndvi计算公式波段运算彩色图像虽然能够直观地展示地表覆被情况,但是在遥感领域中,我们常常需要进一步分析地表植被的健康状况。
为了达到这个目的,科学家们引入了一种被广泛应用的指数,即归一化植被指数(NDVI)。
NDVI是一种基于多光谱数据计算的指数,常常用于估计和监测地表植被的绿度和生长状态。
计算NDVI的公式如下:NDVI = (NIR - RED) / (NIR + RED)其中,NIR代表近红外波段的反射率,RED代表红色波段的反射率。
这个公式的基本原理是建立在植物组织吸收红光和近红外光不同的基础上。
在NDVI的计算过程中,近红外波段被认为是植被明显反射的波段,而红色波段则是无论是植被还是非植被都会反射的波段。
因此,通过计算两个波段反射率之差,并将其归一化,我们可以得到一个范围在-1到1之间的NDVI值。
当NDVI接近1时,表示地表覆被以及植被活力非常高。
而当NDVI 接近0时,表示地表覆被以及植被活力较低。
同时,NDVI的负值通常代表非植被地表。
NDVI的广泛应用使得我们能够更好地了解植被的健康状况和分布情况。
例如,在农业领域,NDVI可以用来监测作物生长过程中的异常情况,帮助农民及时采取措施,提高农作物的产量和质量。
此外,NDVI还被应用于环境保护和自然资源管理领域。
通过对NDVI图像的分析,我们可以定量评估土地覆被变化、水体污染、森林退化等问题,为环境保护和资源管理决策提供科学依据。
综上所述,NDVI作为一种重要的指数,在遥感与地球观测领域发挥着重要作用。
通过计算不同波段的反射率,我们可以了解地表植被的健康状况,从而指导农业、环境保护和资源管理等领域的决策。
随着遥感技术的不断发展,NDVI的应用前景必将更加广阔。
基于NDVI与丰度关系的MODIS影像浒苔混合像元分解⽅法_丁⼀第37卷 第7期海洋学报Vol.37,No.72015年7⽉Haiyang Xuebao July 2015丁⼀,黄娟,崔廷伟,等.基于NDVI与丰度关系的MODIS影像浒苔混合像元分解⽅法[J].海洋学报,2015,37(7):123-131,doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2015.07.012Ding Yi,Huang Juan,Cui Tingwei,et al.The decomposition method of MODIS images Enteromorpha mixed pixels based on the rela-tion of NDVI to abundance[J].Haiyang Xuebao,2015,37(7):123-131,doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2015.07.012基于NDVI与丰度关系的MODIS影像浒苔混合像元分解⽅法丁⼀1,2,黄娟1,2,崔廷伟3,万振⽂4,张怡1,2,曹丛华1,2,陈超5,肖艳芳3(1.⼭东省海洋⽣态环境与防灾减灾重点实验室,⼭东青岛266061;2.国家海洋局北海预报中⼼,⼭东青岛266061;3.国家海洋局第⼀海洋研究所,⼭东青岛266061;4.丹麦⽓象研究所,丹麦;5.浙江海洋⼤学海洋科学与技术学院,浙江⾈⼭,316004)收稿⽇期:2014-09-04;修订⽇期:2014-12-08。
基⾦项⽬:国家海洋局青年海洋科学基⾦项⽬(2012405);海洋公益性⾏业科研专项经费项⽬(201205010,2013418025-2);国家海洋局第⼀海洋研究所基本科研业务费专项资⾦项⽬(GY0214T03)。
作者简介:丁⼀(1979—),男,⼭东省⽇照市⼈,⼯程师,主要从事海洋环境遥感监测和GIS应⽤研究。
E-mail:dingyi@bhfj.gov.cn摘要:MODIS影像是浒苔业务化卫星遥感监测的重要数据源,但其空间分辨率(250m)较低,混合像元效应导致传统的NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)阈值法浒苔提取误差较⼤。
Geographical Science Research 地理科学研究, 2020, 9(3), 148-155Published Online August 2020 in Hans. /journal/gserhttps:///10.12677/gser.2020.93017GIS-Based Analysis of Spatial DistributionCharacteristics of Geographical IndicationProducts in Zhejiang ProvinceHangxiu Xie, Yong Du*Jiyang College of Zhejiang Agriculture and Forestry University, Zhuji ZhejiangReceived: Jul. 11th, 2020; accepted: Jul. 23rd, 2020; published: Jul. 30th, 2020AbstractA geographic information system (ArcGIS) is used to describe the spatial distribution characteris-tics of geographical indication products of agricultural products in Zhejiang Province, and based on the influence of geographical environment, the relationship with geographical indication products is analyzed. Geographical indication agricultural products of Zhejiang are mainly dis-tributed in areas with superior natural environment and more developed economic development.Influenced by the geographical environment of Zhejiang Province, it has a great influence on the distribution of geographical indications of agricultural products. Our provinces, cities and coun-ties should clearly define the advantages and disadvantages of developing geographical indica-tions of agricultural products, fully mobilize the enthusiasm of the government, non-governmental organizations, enterprises, farmers groups and other subjects to jointly promote the development of Zhejiang geographical indications of agricultural products.KeywordsAgricultural Geographical Indications, Spatial Distribution Characteristics, Cause,Industry Promotion基于GIS的浙江省地理标志产品空间分布特征分析谢杭秀,杜泳*浙江农林大学暨阳学院,浙江诸暨收稿日期:2020年7月11日;录用日期:2020年7月23日;发布日期:2020年7月30日*通讯作者。
基于遥感影像的城市绿化信息提取与分析方法随着城市化进程的加快,城市绿化问题越来越受到重视。
城市绿化不仅可以美化城市环境,还能提供人们休闲活动和生态服务。
而基于遥感影像的城市绿化信息提取与分析方法成为了研究者关注的热点之一。
本文将介绍几种常见的基于遥感影像的城市绿化信息提取与分析方法。
首先,一种常见的提取城市绿化信息的方法是基于影像分类。
该方法通过遥感影像的光谱信息和纹理信息来进行图像分类,然后通过分析分类结果来提取绿化信息。
这种方法需要考虑到不同植被类别在遥感影像中的表现形式,选择适合的分类算法,并进行参数优化。
此外,为了提高分类的精度,还可以结合高分辨率影像和其他辅助数据进行综合分析。
其次,另一种常见的方法是基于指数计算。
城市绿化指数是通过计算遥感影像中植被的光谱特征来评估城市绿化状况的指标。
常见的城市绿化指数包括归一化植被指数(NDVI)、绿度指数(GI)等。
这些指数可以通过对遥感影像进行数学运算得到,然后利用统计方法将指数与实际绿化情况相对应。
这种方法不仅简单易行,还具有一定的客观性。
此外,还可以利用纹理特征来提取城市绿化信息。
城市绿化区域与非绿化区域在纹理特征上存在差异,可以通过计算遥感影像的纹理特征来提取绿化信息。
常见的纹理特征包括灰度共生矩阵(GLCM)、小波变换等。
这些特征可以通过对遥感影像进行数学运算得到,然后利用统计方法将纹理特征与实际绿化情况相对应。
这种方法能够充分利用遥感影像中的细节信息,提高绿化信息提取的准确性。
最后,可以利用机器学习方法来提取和分析城市绿化信息。
机器学习方法能够通过对大量样本数据的学习,自动学习到影像中绿化和非绿化区域的特征,并进行分类和预测。
常见的机器学习方法包括支持向量机(SVM)、决策树、随机森林等。
这些方法可以通过对已有数据的训练,建立起绿化信息与遥感影像之间的关联模型,并利用该模型对新数据进行绿化信息提取和分析。
综上所述,基于遥感影像的城市绿化信息提取与分析方法是一个复杂而又重要的问题。
福建地区NDVI时空变化及其与降水的响应关系邵步粉1,吴滨2,姚林塔1,林金淦1(1 福州市气象台 福州 350014; 2 福建省气候中心 福州 350001)摘要:根据福建地区1982-1999年归一化植被指数(NDVI)数据集和59个气象观测站的逐日降水资料,采用相关分析和Morlet小波分析方法,应用ArcGIS软件,对福建地区NDVI时空变化特征及其与降水关系进行了研究。
结果表明:分析期内该地区NDVI值从3月份开始回升,到7月份达到峰值,8、9、10月份总体上保持在峰值少变,10月份以后呈缓慢下降趋势,这可能与温度、降水(包括台风降水)、径流有关;从年际角度看,18年来NDVI值总体呈上升趋势,1994年以前波动比较明显,1994年以后NDVI值基本上少变,保持在0.43左右,这可能与人们环保意识增强和降水量逐年上升有关;多年NDVI覆盖情况良好,NDVI普遍在0.2以上,其中西北部优于东南部,这与地势、年降水分布和人类活动有很大的关系;NDVI滞后降水3个月相关性最高,达到0.842,NDVI滞后降水6个月为负相关,这可能与其大气环流背景场存在相反环流形式有关;该地区NDVI存在着12个月、25个月、55个月周期的震荡信号,降水量存在着12个月、31个月、59个月周期的震荡信号,各信号频率分布的时间域及其强度存在着差异,其中12个月周期最强,短周期强于长周期;NDVI与降水量具有同等的周期变化特点,在周期12个月最显著,相关系数达到0.963,通过了0.001的信度检验,这说明降水对植被的生长尤为重要。
关键词:福建地区;降水量;NDVI;相关分析;Morlet小波分析归一化植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)是反映植被吸收的光合有效辐射比例的一个重要指数。
NDVI与绿叶植被生物量、叶面积指数、植物光合能力、总的干物质积累以及年净初级生产力等均有很好的相关性,可以用来表征植被覆盖的好坏,在一定程度上能表征地表植被覆盖变化[1],因此常被作为生态系统检测的首选指标[2]。
ndvi时间序列影像合成方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言概述NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)是遥感领域中广泛应用于植被检测和监测的关键指标之一。
它通过计算可见光和近红外波段的反射率之差的比值,提供了植被的健康状况和生长状态的定量描述。
NDVI的时间序列影像合成方法是一种将多个时期的NDVI影像融合为一幅单一影像的技术,可以用于分析植被的动态变化和趋势。
随着遥感技术的快速发展和卫星数据的广泛应用,获取大范围、高分辨率的NDVI时间序列影像已经成为可能。
通过合成多个时期的NDVI影像,我们可以获得一幅完整的植被生长过程图像,以便更好地理解和研究植被的演变过程。
同时,NDVI时间序列影像合成方法也为植被监测、气候变化研究、生态环境评估等提供了可靠的数据基础。
在本文中,我们将介绍一些常用的NDVI时间序列影像合成方法,包括像元级方法和基于统计学的方法。
像元级方法通过对每个像元的NDVI数值进行运算融合,可以较为精细地重建植被动态变化的图像。
而基于统计学的方法则通过对NDVI数据进行统计分析,提取出植被生长的趋势和周期性变化,适用于大范围植被监测和研究。
本文的结构如下:引言部分对NDVI时间序列影像合成方法进行概述,明确文章的目的和意义;正文部分将详细介绍像元级方法和基于统计学的方法,并比较它们的优劣;最后,结论部分将总结本文的主要内容,并对未来可能的研究方向进行展望。
通过本文的阅读,读者将了解到NDVI时间序列影像合成方法的基本原理和应用意义,以及不同方法之间的特点和适用范围。
希望本文能为遥感研究人员和相关领域的科研工作者提供有益的参考和指导。
1.2 文章结构部分的内容:本文按照以下结构进行论述:第1章简介1.1 概述本章主要介绍本文的研究背景、研究目的以及数据来源和研究方法等,为读者提供研究主题的整体背景和意义。
1.2 文章结构本章将对整篇文章的结构进行概括性介绍,包括各个章节的内容和安排,以便读者了解文章的整体框架,明确每个章节的主要内容。
遥感在海岛礁测绘方面的应用一.国内研究现状2.1海岛生态中国复旦大学赵斌等人应用三套陆地卫星LANDSET TM 和 ETM 遥感数据集对中国崇明岛东海岸 1990-2000 年这 10 年内生态系统服务功能价值变化的分析,给出了研究区域生态系统服务功能价值的等级评价,得出了该区域生态系统服务功能下降了 62%的结论。
2.2水深反演黄韦良等人对不同波段和不同极化进行的水下地形探测模拟仿(Hunagetal.,2000;黄韦良等,2001)。
黄韦良等还通过对苏北浅滩ERS一2图像的反演计算,反演出了较为准确的水深(Hunagetal.,2004)。
傅斌等对SAR探测大坡度较高水深(100一15Om)浅海水下地形的成像机理进行了分析和讨论(傅斌等,2003)。
黄韦良和傅斌等仔细研究了浅海水下地形的SAR成像机理,并通过模拟仿真计算了浅海水下地形在不同雷达参数、不同海况条件下及不同地形条件下的成像,得出了SAR水下地形成像的最佳雷达参数(波段、极化和入射角)、最佳海况条件(风速风向、流速流向)和最佳地形条件(坡度、坡向和水深)。
2.3海岸带土地利用中国科学院等相关单位依靠遥感与地理信息系统技术,开展了全国范围内的资源与环境遥感动态监测,海岸带土地利用/覆盖变化研究是其中一项重要的研究内容,成功地利用遥感与地理信息系统技术建成了我国 20 世纪 80 年代末期至 90 年代末期的土地利用动态信息系统,并根据海岸带土地覆盖与土地利用的分类系统,利用 Landsat ETM 和部分中巴资源卫星影像,首次完成了全国 1:10 万海岸带土地利用与滩涂空间变化遥感调查(2000 年),建成了全国海岸带滩涂数据库系统,揭示了土地利用变化的时空规律,分析了这些规律的主要政策、经济和自然形成原因。
张鹰等(张鹰,2002)探讨了海岸带资源环境调查和沿海风暴潮预警系统中如何运用遥感图像地学分析方法进行遥感影像的信息提取。
李柏良(李柏良,2002)等介绍了一种利用计算机遥感图像解译进行资源调查的方法—斑块边界自动矢量化辅以目视栅格图像校正法。
植被指数计算方法植被指数是用来衡量一个特定区域内植被覆盖状况的一个指标。
植被指数经常被应用于农业、林业、环境科学、地理信息系统以及监测全球气候变化等领域。
常见的植被指数包括归一化植被指数(NDVI)、归一化差异植被指数(NDWI)和总体植被指数(TVI)等。
归一化植被指数(NDVI)是最常见也是最常用的植被指数之一、它是通过计算可见光波段和红外波段反射率之差,然后除以两者之和得到的。
NDVI的值范围在-1到1之间,-1代表无植被,0代表有一般植被,而1代表有密集的绿色植被。
NDVI的计算公式为:NDVI = (NIR - Red) / (NIR + Red)其中NIR表示红外波段的反射率,Red表示可见光波段的反射率。
这两个波段可以从遥感影像中提取得到。
归一化差异植被指数(NDWI)是通过计算近红外和短波红外波段的反射率之差,然后除以两者之和得到的。
NDWI主要用于表征水体覆盖的程度,特别适用于监测湿地、河流、湖泊等水体变化的状况。
NDWI的计算公式为:NDWI=(NIR-SWIR)/(NIR+SWIR)其中NIR表示近红外波段的反射率,SWIR表示短波红外波段的反射率。
总体植被指数(TVI)是基于红外波段的植被指数,它是通过计算红外波段反射率与可见光波段反射率之差的平方根得到的。
TVI的计算公式为:TVI = √(NIR - (Red * (1 - NIR)))其中NIR表示红外波段的反射率,Red表示可见光波段的反射率。
除了以上的植被指数,还有其他一些植被指数也被广泛应用,例如比值植被指数(RVI)、改进型植被指数(EVI)等。
这些植被指数的计算方法各有不同,但基本原理都是通过不同波段的反射率之差或比值来反映植被的生长情况。
总之,植被指数的计算方法基于多光谱遥感数据,通过利用不同波段的反射特性来评估植被的覆盖程度。
这些植被指数的应用可以帮助我们更好地了解植被的分布、成长状况以及对环境的响应,从而为农业生产、自然资源管理和环境保护等提供科学依据。
浙江大学学报(农业与生命科学版) 35(1):105~110,2009JournalofZhejiangUniversity(Agric畅&LifeSci畅)文章编号:1008‐9209(2009)01‐0105‐06DOI:10.3785/j.issn.1008‐9209.2009.01.016 收稿日期:2007‐12‐13基金项目:国家科技支撑计划资助项目(2006BAD10A01);国家高技术研究发展计划 863"资助项目(2006AA120101).作者简介:王红说(1982—),男,山东临沂人,硕士研究生,主要从事遥感应用研究.E‐mail:wang_hong_shuo@163.com.通讯作者:黄敬峰,男,教授,博士生导师,从事农业遥感与信息技术应用研究.Tel:0571‐86971830;E‐mail:hjf@zju.edu.cn.基于MODISNDVI时间序列的植被覆盖变化特征研究王红说,黄敬峰(浙江大学环境与资源学院农业遥感与信息技术应用研究所,浙江杭州310029)摘 要:为监测浙北地区植被覆盖变化特征,利用离散傅立叶变换技术对MODISNDVI时间序列数据去云和噪声处理,通过土地利用现状图上提取的地类进行植被分区,研究各个分区的植被覆盖特点;以变化矢量的模衡量植被覆盖变化的强度和稳定性.结果表明,耕地区的植被覆盖变化较大,林地区的植被覆盖变化较小,建筑区的植被覆盖变化居中;受种植差异和时间推移等季相信息的影响,耕地区作物变化矢量的模值亦会增大.研究表明城市化和人类活动对耕地区植被影响较为明显.关 键 词:MODISNDVI;时间序列;植被覆盖;离散傅立叶变换中图分类号:TP79 文献标识码:AWANGHong‐shuo,HUANGJing‐feng(InstituteofAgriculturalRemoteSensing&InformationTechnologyApplication,CollegeofEnvironmentalandResourceSciences,ZhejiangUniversity,Hangzhou310029,China)StudyoncharacteristicsoflandcoverchangeusingMODISNDVItimeseries.JournalofZhejiangUniversity(Agric畅&LifeSci畅),2008,35(1):105‐110Abstract:CharacteristicsofvegetationcoverchangeinnorthernZhejiangProvincewasdetectedusingMODISNDVItimeseries.DiscreteFouriertransform(DFT)methodwasappliedtodeductthenoisyandabnormalpoints.Districtingmapwasgotfromlandusemap,inordertofindoutthevegetationcovercharacteristicsofdifferentdistrict.Modulusofchangevectorwasadoptedtofixthechangeintensityandstabilityofvegetation.Resultsshowthatchangeofvegetationcoverincultivatedareawasremarkable,whilethatintheforestryareawasrelativelysmall,andthatinthebuilt‐upareawasinthemiddle.Themodulusofchangevectorwasincreasedbytheaffectionofphenologyinformationsuchasdifferentgrowingtypeandtimedelaying.Theresultsabovesuggestedthaturbanizationandhumanactivitieshavesignificanteffectonthevegetationcoveroffarmareas.Keywords:MODISNDVI;timeseries;vegetationcover;discreteFouriertransform 植被覆盖构成与变化是影响生态系统功能的重要因素,这些数据经常被用来评价景观条件和监测特定时间段内的陆地生态系统的变化趋势.卫星遥感数据以一种经济有效的方式被广泛用来研究大范围区域的土地覆盖信息[1].遥感数据源涵盖了各种多光谱、多时相、高分辨率的数据.研究表明,时间维比空间、光谱或辐射维可以提供更多的土地覆盖状况及变化信息[2].利用高浙江大学学报(农业与生命科学版)时间分辨率影像获取土地覆被信息常常通过分析时间序列植被指数来实现,归一化植被指数(normalizeddifferentialvegetationindex,NDVI)是其中较常用的植被监测指标,因为NDVI的变化在一定程度上能代表地表覆被的变化[3‐4]. 研究土地利用/覆盖的数据一般要求具有范围广、多时相,同时还要考虑空间分辨率和低成本的特点.传统研究土地植被覆盖信息的遥感数据源有Landsat卫星的专题制图仪(thematicmapper,TM)和增强专题制图仪(enhancedthematicmapper+,ETM+),NOAA卫星的甚高分辨率辐射计(advancedveryhighresolutionradiometer,AVHRR),它们部分满足上述特点,但在实用性方面又受限于上述要求[5].LandsatTM/ETM+可以获得详细的土地覆盖制图,但是大多数的TM与ETM+分类制图都局限于小区域而且具有较低的更新频率[6‐7];AVHRRNDVI时间序列数据在大区域乃至全球的植被覆盖研究中具有重要意义[8],但是低空间分辨率限制了AVHRR数据获得的植被覆盖制图的细节信息,这样粗的空间分辨率只能用来反映 自然"系统的制图,而要进行高空间变异和复杂性的土地覆盖系统研究需要比AVHRR空间分辨率高的数据[9]. 中等分辨率成像光谱仪(moderateresolutionimagingspectroradiometer,MODIS)以其高时间分辨率(1~2d)和250m空间分辨率使详细、大范围区域的植被覆盖变化研究成为可能[10].250m空间分辨率的MODIS影像数据可以免费获得,这些数据包含了植被指数时间序列数据及表面反射率的多时相数据,MODIS植被指数数据的空间、光谱和时相组合特点更适于进行植被覆盖信息的研究,因此获得广泛的应用.例如,王坚利用MODISNDVI时间序列影像研究植被覆盖变化[11];GillianLG利用小波分析方法对MODIS500m分辨率的EVI时间序列数据处理,进行巴西作物种植区的扩展和集中变化研究[12]. 变化矢量分析(CVA)是用来分析基于多光谱数据的植被覆盖变化[13],也被用来分析基于多时相数据的年际植被覆盖变化监测,如陈云浩等利用NDVI时间序列和变化矢量分析研究中国陆地植被演变特征[14]. 本文利用MODIS250mNDVI时间序列数据结合离散傅立叶变换技术(discreteFouriertransform,DFT)和变化矢量分析技术(changevectoranalysis,CVA)来监测植被覆盖变化.1 研究区域选取 选取浙江省北部跨12个县(区)的行政区域(图1),本研究区域具有很高的植被覆盖度,位于29°56′~31°13′N,118°53′~121°16′E,总面积约14200km2,研究区海拔3~1770m.由于本区域地处长三角地带,经济发展迅速,人类活动会直接或间接地造成植被覆盖的强烈变化,同时有植被覆盖的地方大多连续成片,便于针对不同的地类分区进行不同地类植被变化特征的研究.所以以本区作为研究对象.图1 研究区位置及NDVI图Fig.1 MapofstudyareaandcorrespondingNDVI2 数据处理2.1 MODISNDVI时间序列数据的合成 本研究选择的数据源主要有2001年和2004年浙江省MODISNDVI时间序列数据,为MOD13L3级产品,分辨率250m,NDVI时间序列数据由16d最大值合成法(maximumvaluecomposite,MVC)获得,即通过云检测、601第35卷 王红说,黄敬峰:基于MODISNDVI时间序列的植被覆盖变化特征研究质量评价等步骤后,逐像元地比较几张NDVI影像,选择最 晴空"的(最小光学路径)、最接近于星下点和太阳天顶角最小的像元作为代表该时段的NDVI影像[15].通过逐张观察MVC合成的NDVI时间序列影像,发现2001年第3、10、11张影像存在明显的噪声,为了尽量减少噪声同时又维持时间序列的趋势性,用第4和第2张影像的平均值代替第3张,用第8、9、12时相的影像平均值代替第10时相,用第9、12、13时相的影像代替第11时相.2.2 时间序列的离散傅立叶变换 MVC法可以获得16d时段内较每一天更准确的最少云干扰的数据,但是这仍摆脱不了伪数据点的影响[16],要让NDVI时间序列数据能更好地反映物候年内或年际变化信息,还需要进一步进行去噪声处理.运用离散傅立叶变换进行时间序列的谐波分析可以正确表达每年内的物候变化[17],因此本研究又基于离散傅立叶变换(discreteFouriertransform,DFT)对时间序列进行降噪处理. NDVI时间序列y1,爥,yn,将这n个数据可以表示成: yk=A0+∑mi=1(Aicosωik+Bisinωik). (k=1,爥,n)(1)式中,A0:谐波的余项;A,B:傅立叶常数;ωi:谐波频率;m:谐波个数.傅立叶系数拟合可以采用最小二乘法. (FT爛F)爛C=FT爛Y.(2)式中,C:系数矩阵;F:傅立叶矩阵;FT:傅立叶矩阵的转置矩阵.先将含有噪声点的时间序列数据转化为频谱域,再将频谱域进行反傅立叶变换得到去除噪声点的拟合时间序列数据.时间序列拟合中频率分量对噪音数据的去除有重要的影响.对于年内的NDVI时间序列,0频率分量等于NDVI序列的均值;1/12频率分量对应着周期为12个月的单峰季节性变化模式,即一年中出现一个峰值;2/12频率分量对应着周期为6个月的双峰季节性变化模式,即一年中出现2个峰值,依次类推,每个频率分量都对应着一种周期的变化模式[18].同时各个频率分量的能量(幅度)反映了各频率成分在整个信号中的相对重要性.能量越高,说明该分量曲线的起伏幅度越大,原信号中所体现出的该周期变化模式也就越明显[19].频率分量的设置对于研究至关重要,频率分量设置过大会引入噪音点,分量设置过小会丢失有用的信息.本研究每年时间序列的点数为23个,针对研究区的实际情况,通过反复试验,发现选取5/23频率分量时,傅立叶拟合曲线能很好地反映曲线的走势,又能剔除噪声点(图2),所以最终确定5/23为曲线拟合的频率分量.图2 不同傅立叶频率分量下NDVI时间序列拟合效果图Fig.2 CurvefittinggraphforNDVItimeseriesofdifferentFourierfrequencies 影像的离散傅立叶变换过程为:将2001年和2005年NDVI时间序列影像分别转为ASCII文件,在MATLAB中编程分别对每年的ASCII文件进行离散傅立叶变换,处理后再将ASCII文件转为影像文件即可.3 研究过程3.1 研究区各种植被覆盖区的提取 由于不同地类区的植被覆盖存在明显的差别,从而使一年中NDVI时间序列变化存在显著的不同.图3是经过傅立叶变换后,从2001年的MODISNDVI影像上选取的像素点所对应的NDVI时间序列特征.可以看出,林地NDVI时间序列曲线波动平稳,且NDVI数值相对较高;耕地NDVI时间序列的波动较大,这主要是受作物生长季相波动的影响;建筑用地的NDVI时间序列的变化较小而且其数值较低.701 第1期浙江大学学报(农业与生命科学版)图3 经傅立叶变换后不同地类的MODISNDVI时间序列Fig.3 MODISNDVItimeseriesofdifferentlandusetypeaftertreatingbyDFT图4 基于土地利用现状图的分区提取图Fig.4 Districtextractingmapfromlandusemap 由于研究区水域几乎没有表面植被覆盖,而且其所对应的NDVI时间序列曲线并不体现季相变化的信息,因此文中不作讨论,而主要研究耕地区、林地区和建筑区这3个地类分区的植被覆盖变化.从浙江省土地利用现状图上提取灌溉水田、望天田、水浇地和旱地作为耕地区,该区主要为农作物覆盖;提取有林地灌木林、疏林地和园地作为林地区,该区主要为林地覆盖;提取城镇、农村居民点、工矿用地为建筑区,主要为MODIS混合像元的农作物覆盖.所获得的分区见图4,根据这个分区研究不同地类区2004年较2001年的植被覆盖变化.3.2 植被覆盖变化分析 植被覆盖的增加或减少在NDVI时间序列曲线上表现为NDVI值的上升或下降.反映在NDVI时间序列曲线上2001年内和2004年内的NDVI时间序列谱会发生明显的变化.变化矢量分析(CVA)研究NDVI时间序列时,x年的矢量P表示为P=[x1,x2,爥xn],其中xi为像元在i时相获得的NDVI值,n表示时间维数.矢量的模‖P‖代表了全年植被NDVI的积累[14].变化矢量的模表示为: ‖ΔP‖=∑(xi-yi)2.(3)其中,xi表示第x年i时相的NDVI值,yi表示第y年i时相的NDVI值.本研究每年23个时相的数据对应23维的矢量空间,x选取2001年,y选取2004年,以变化矢量的模作为植被覆盖变化的指标.按照上述方法获得的NDVI时间序列的模的变化值见图5.图5 用MODISNDVI获得的变化矢量的模Fig.5 MapsofmodulusofchangevectorobtainedbyMODISNDVI 运用ARCGIS的区域分析功能获得各个分区的变化矢量的模见表1.801第35卷 王红说,黄敬峰:基于MODISNDVI时间序列的植被覆盖变化特征研究表1 各个分区的NDVI时间序列变化矢量分析Table1 ChangevectoranalysisofNDVItimeseriesindifferentsubareas研究区面积/km2变化矢量模的范围变化矢量模平均值变化矢量模标准差变化矢量模总和耕地区7485.6900.058~2.9370.5220.18562493.600林地区5622.8800.051~2.4920.3790.15834071.200建筑区333.8700.058~1.5830.5100.1832723.540 变化矢量模的平均值反映各个分区植被覆盖变化的大小,而变化矢量模的标准差反映植被覆盖的稳定程度.根据变化矢量模与植被覆盖变化的关系,2001—2004年: (1)林地区变化矢量模的均值较小,标准差也较小.说明林地区的植被变化小,而且植被覆盖相对稳定,受人类活动的影响较耕地区小. (2)耕地区变化矢量模的均值最大,标准差也最大.表明耕地区作物受各种因素的影响而表现出不同的变化特征,受人类活动的影响大. (3)建筑区变化矢量模的均值居中,标准差也较大,与耕地区接近.说明建筑区的植被覆盖处于不稳定状态中.这与1∶25万土地利用现状图上提取的建筑区中存在很多耕地像元和耕地‐建筑物混合像元有关.4 讨 论4畅1 基于MODISNDVI时间序列,利用傅立叶变换和反傅立叶变换技术对异常值进行纠正,提高了数据的可利用度.离散傅立叶变换频率分量的选取,会影响到平滑的程度,对提取结果亦会造成影响;用变化矢量分析监测植被覆盖变化特征,从植被覆盖变化矢量分析图上可以看出,耕地植被覆盖变化较大,耕地区变化较大的点主要分布在距离建筑区较近的区域,说明城市化进程和人类活动对植被覆盖变化的影响,通过MODIS数据基本可以反映这一变化趋势.4畅2 影响耕地植被覆盖变化的因素主要有:①城市化造成的对耕地的占用,从而造成耕地植被覆盖度减少,这样造成变化矢量模高值区主要分布在建筑区周围.②由于作物种植季相信息的变化造成植被覆盖的变化.耕地区地处浙北水网平原单季稻区,主要耕作模式为小麦‐单季稻或油菜‐单季稻,这种种植模式会随年季的变化而变化.比如某MODIS像元2001年对应的耕地种植模式为小麦‐单季稻,而到2004年相同时相的种植模式变为油菜‐单季稻,由于油菜在其生长期会存在约1个月的花期,从而造成MODISNDVI相应时相的低值点.对于小麦而言,这种NDVI的陡然降低则不存在,结果是该像元点的NDVI时间序列变化矢量模值较大.③作物季相的年际之间的推迟或者提前.比如同为小麦‐单季稻的种植模式,但是2001年的小麦或者单季稻的种植时间可能由于人为或者自然原因会比2004年早或者晚数天,这样在时间序列曲线上便会存在差异,造成变化矢量的模值增大.4畅3 虽然MODIS具有较AVHRR高的空间分辨率,但MODIS250m像元的覆盖范围依然较大,一些较小范围的变化区域会与未变化区域形成混合像元,这样利用NDVI时间序列数据监测植被覆盖变化的敏感性会降低.所以探讨MODIS混合像元的分解是下一步研究的重点,同时研究仅仅根据变化矢量的模从宽泛角度探讨各种因素造成的植被覆盖变化.对于各因素造成的植被覆盖变化特征的分类识别有待进一步研究.References:[1] LunettaRS,KnightJF,EdiriwickremaJ,etal.Land‐coverchangedetectionusingmulti‐temporalMODISNDVIdata[J].RemoteSensingofEnvironment,2006,105:142‐154.[2] ReedB,BrownD,VanderzeeD,etal.Measuringphenologicalvariabilityfromsatelliteimagery[J].JournalofVegetationScience,1994,5:703‐714.[3] HansenM,DeFilesR,TownshendJRG,etal.Globallandcoverclassificationatlkmspatialresolutionusingaclassificationtreeapproach[J].InternationalJournalofRemoteSensing,2000,21:901 第1期浙江大学学报(农业与生命科学版)1331‐1364.[4] GUOJian‐kun,HUANGGuo‐man(郭建坤,黄国满).LandcoverdynamicsininnerMongoliabetween1998and2003[J].ResourcesScience(资源科学),2005,27(4):84‐89.(inChinese)[5] WardlowBD,EgbertSL,KastensJH.Analysisoftime‐seriesMODIS250mvegetationindexdataforcropclassificationintheU.S.CentralGreatPlains[J].RemoteSensingofEnvironment,2007,108:290‐310.[6] NielTG,McVicarTR.Determiningtemporalwindowsofcropdiscriminationwithremotesensing:acasestudyinsouth‐easternAustralia[J].ComputersandElectronicsinAgriculture,2004,45:91‐108.[7] NielTG,McVicarTR,DattB.Therelationshipbetweentrainingsamplesizeanddatadimensionality:MonteCarloanalysisofbroadbandmulti‐temporalclassification[J].RemoteSensingofEnvironment,2005,98:468‐480.[8] DeFriesRS,HansenMC,TownshendJRG,etal.Globallandcoverclassificationsat8kmspatialresolution:theuseoftrainingdataderivedfromLandsatimageryindecisiontreeclassifiers[J].InternationalJournalofRemoteSensing,1998,19:3141‐3168.[9] ZhanX,SohlbergRA,TownshendJRG,etal.DetectionoflandcoverchangesusingMODIS250mdata[J].RemoteSensingofEnvironment,2002,83:336‐350.[10] JusticeCO,TownshendJRG.Specialissueonthemoderateresolutionimagingspectroradiometer(MODIS):anewgenerationoflandsurfacemonitoring[J].RemoteSensingofEnvironment,2002,83:1‐2.[11] WANGJian,ZHANGJi‐xian,LIUZheng‐jun,etal.(王坚,张继贤,刘正军,等).ResearchonvegetationchangebasedonrefinementofNDVIseriesimage[J].ScienceofSurveyingandMapping(测绘科学),2005,30(6):43‐44.(inChinese)[12] GillianLG,JohnFM,JerryM,etal.WaveletanalysisofMODIStimeseriestodetectexpansionandintensificationofrow‐cropagricultureinBrazil[J].RemoteSensingofEnvironment,2008,112(2):576‐587.[13] JohnsonRD,KasischkeES.Changevectoranalysis:atechniqueforthemulti‐spectralmonitoringforlandcoverandcondition[J].InternationalJournalofRemoteSensing,1998,19:411‐426.[14] CHENYun‐hao,LIXiao‐bing,CHENJin,etal.(陈云浩,李晓兵,陈晋,等).ThechangeofNDVItimeseriesbasedonchangevectoranalysisinChina,1983‐1992[J].JournalofRemoteSensing(遥感学报),2002,6(1):12‐19.(inChinese)[15] 刘玉洁,杨忠东.MODIS遥感信息处理原理与算法[M].北京:科学出版社,2001.[16] BradleyBA,JacobRW,HermanceJF,etal.Acurvefittingproceduretoderiveinter‐annualphenologiesfromtimeseriesofnoisysatelliteNDVIdata[J].RemoteSensingofEnvironment,2007,106:137‐145.[17] JonssonP,EklundhL.Seasonalityextractionbyfunctionfittingtotime‐seriesofsatellitesensordata[J].IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing,2002,40:1824‐1832.[18] ZHENGYu‐kun,ZHUANGDa‐fang(郑玉坤,庄大方).Fourieranalysisofmulti‐temporalAVHRRdata[J].JournaloftheGraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences(中国科学院研究生院学报),2003,20(1):62‐67.(inChinese)[19] SONGYang,WANYou‐chuan,SHENShao‐hong,etal.(宋杨,万幼川,申绍洪,等).ApplicationofhybridclassificationmethodbasedonFouriertransformtotime‐seriesNDVIimages[J].GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversity(武汉大学学报:信息科学版),2007,32(5):406‐409.(inChinese)011第35卷 。
地理研究GEOGRAPHICALRESEARCH第34卷第3期
2015年3月Vol.34,No.3March,2015
基于小波的浙江省NDVI与自然—人文因子多尺度空间关联分析
徐芝英1,2,胡云锋1,甄霖1,庄大方1
(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;2.中国科学院大学,北京100049)
摘要:对地表植被的空间分布格局及其与自然、人文因子间的关系开展综合的、多尺度的定量分析,这是全球气候变化背景下土地利用与覆被研究中的一项重要内容。以地处亚热带湿润季风区的浙江省为研究区,设置了东西向(样线A)和北南向(样线B)两条样线,并应用小波分析方法对研究区NDVI、高程、坡度和土地利用强度等因子的尺度特征以及这些因子间的多尺度相关关系进行了分析。结果表明:①研究区内,NDVI、高程、坡度及土地利用强度的空间分布格局存在四个尺度域;②上述因子在样线A及样线B上的空间分布分别存在两个主要特征尺度,其中东西向(样线A)上的特征尺度为40km和80km,北南向(样线B)上主要的特征尺度为30km和50km;③在较大尺度域(8km以上),土地利用强度是影响NDVI空间分布的最主要因素,而在小尺度域(0~8km),坡度和高程因子成为影响NDVI分布的主要因子。研究还认为,小波分析方法为识别地理要素空间分布的特征尺度、量测要素间任意尺度、任意位置上的相干关系,提供了方便的工具。关键词:陆地植被;环境因子;尺度特征;多尺度相关;小波分析DOI:10.11821/dlyj201503014
1引言作为联系土壤圈和大气圈间的桥梁,陆地植被生态系统一直是地理学、生态学、大气科学等学科研究的重点对象之一。在全球气候变化背景下,陆地植被生态系统的空间分布、动态演替及其与相关自然、人文驱动因子间的关系受到研究人员的广泛关注。对表征地表植被生长因子与相关影响因子间关系的研究已经由传统的静态、单一尺度、仅关联单一要素的分析,逐步发展到动态、多尺度、综合自然—人文多要素的分析阶段。大量研究已经表明,气候、地形、土地利用、土壤性状、动物及微生物活动等环境因子可对地表植被的空间格局及动态演变产生影响。Nicholson等[1-3]研究发现,气温和降水与植被生长存在显著相关,且降水量对于地表植被的影响存在阈值;冯建孟等[4,5]分析了地形因子对于塑造山区植被的空间格局具有重要作用;Pearson等[6]认为土地利用因子在精细尺度上主导了植被类型的空间分布。总的来看,由于缺乏合适的分析工具,这些研究虽然能够囊括多种自然—人文因子来开展综合性分析,但研究尺度相对单一,多数
收稿日期:2014-07-03;修订日期:2014-11-08基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(973计划)(2010CB950904);国家自然科学基金项目(40971223);中国科学院方向性项目(KZCX2-EW-306)作者简介:徐芝英(1987-),女,浙江江山人,硕士,主要从事地理空间分析研究。E-mail:xuzyhappy11@gmail.com通讯作者:胡云锋(1974-),男,江西赣州人,博士,副研究员,主要从事资源环境遥感与地理信息技术应用研究。E-mail:huyf@lreis.ac.cn567-577页地理研究34卷研究只能在区域尺度上给出一个定性或定量的结论。小波分析是一种新兴的多尺度分析方法,能以离散或连续的方式在不同尺度上刻画因子的空间分布特征、厘定因子间的联系程度,因此受到生态、遥感和空间分析等学科研究人员的重视[7-9]。李双成等[10,11]基于小波变换方法对生态与环境因子的多尺度特征、生态地理界线进行了分析与识别,邱炳文等[5]利用离散小波对武夷山自然保护区NDVI与地形因子进行了多尺度空间相关分析,李小梅等[12]利用离散小波对福州市NDVI的特征尺度进行了识别和分析。概括起来,目前的小波应用研究多是在离散的尺度上、就地表植被与地形地貌等自然因子间的关系进行讨论;由于缺乏可靠的数据支撑和适宜的评估指标,研究未能将人类活动因子纳入研究视野。鉴于此,以浙江省作为研究区,首先构建了东西向和北南向两条生态样线;继而选取归一化植被指数NDVI表征地表植被空间分布,选取高程、坡度及土地利用强度指数作为驱动NDVI变化的自然、人文因子,而后应用小波方差分析法,对生态样线上自然、人文因子空间分布的尺度特征进行识别,应用小波相干分析技术,对NDVI与相关自然—人文因子间的多尺度关系展开定量分析。
2研究方法与数据来源2.1研究区与样线浙江省位于118°01′E~123°08′E及27°01′N~31°10′N之间,陆地总面积约为10.2万km2
。地貌类型以山地为主,约占全省面积的70%;其次为平原,约占全省面积的20%。
地势由西南向东北倾斜,大致可分为五个自然地理单元,即西部丘陵区、南部山地区、东部丘陵和平原区、中部盆地区及东北部平原区(图1)。浙江省属于亚热带湿润季风气候,陆地植被常年生长良好。研究区年平均气温为15~18℃,平均降水量为1092~2029mm。自然植被以常绿阔叶林为主,森林资源十分丰富。全省林地面积约为5.57万km2,森林广泛分布于浙东、浙南和浙西的丘陵地区,覆盖率达59.4%;耕地则主要集中在中部的金衢盆地和东北部的浙北平原。样线设置应当考虑样线的位置应尽量与浙江省区域的主轴(即横轴与纵轴)平行或重合,并考虑研究区自然地理特征的空间变异规律,尽可能多地穿越各种自然地理和生态景观单元。根据以上原则,本研究构建了东西向(样线A)和北南向(样线B)两条生态样线(图1)。样线A西起于29°11′55″N、118°9′51″E,东止于29°38′49″N、121°44′2″E,自西向东依次穿越了浙西丘陵、钱塘江流域、金衢盆地以及浙东丘陵区。样线B南起于27°43′49″N、119°32′14″E,北终于30°45′49″N、119°48′46″E,自北向南依次穿越了浙北平原区域、浙西
图1浙江省地形及样线设置
Fig.1TerrainofZhejiangprovinceanddistributionsoftwoecologicaltransacts
5683期徐芝英等:基于小波的浙江省NDVI与自然—人文因子多尺度空间关联分析丘陵、钱塘江流域、金衢盆地、瓯江流域以及浙南山地。2.2数据处理归一化植被指数(NDVI)是表征地表植被健康和生长态势的重要指标,被国内外研究人员广泛应用于植被覆盖的空间格局、时空变化及其地理生态特征研究中[13-16]。本研究中NDVI数据基于2012年3月和4月Land-sat7TM影像(http://glovis.usgs.gov)计算得到,空间分辨率为30m(图2)。NDVI计算公式为:NDVI=(ρNIR-ρR)/(ρNIR+ρR
)(1)
式中:ρNIR为近红外反射率;ρR为红光反射率;在TM影像中分别为波段4和波段3。高程和坡度数据由数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)计算得到。DEM数据来源于美国太空署(NASA)和日本经济产业省(METI)联合推出ASTERGDEM数据集(http://dat-amirror.csdb.cn/dem/)。ASTERGDEM数据空间分辨率为1弧秒(约30m),垂直精度为20m,水平精度为30m。土地利用强度指数(landuseintensi-ty,LUI)由庄大方等提出[17,18]
。该指数反
映了人类对于土地的开发利用程度,被研究人员广泛应用于土地利用空间格局、时空变化过程研究[19,20]。LUI的计算公式如下:
LUI=100×∑i=1nAi×Ci(2)
式中:LUI为土地利用程度综合指数;Ai
为第i级的土地利用程度分级指数;Ci为
第i级土地利用程度分级面积百分比。计算LUI指数使用2008年浙江省土地利用/覆被空间数据(图3)。该数据来自中国科学院资源环境科学数据中心提供的中国1∶10万土地利用/土地覆被时空数据平台(http://www.resdc.cn/)。中国1∶10万土地利用/覆被空间数据是以LandsatTM/ETM+等遥感影像为信息源,在计算机辅助下通过人工目视解译生成。根据野外实地随机抽查统计结果,土地利用/覆被类型划分的准确率达到92.9%[21,22]。
图2浙江省地表植被NDVI的空间分布Fig.2SpatialdistributionpatternofvegetationNDVIinZhejiangprovince
图3浙江省土地利用/覆被类型的空间分布Fig.3Spatialdistributionpatternoflanduse/landcoverinZhejiangprovince
569地理研究34卷2.3小波分析方法小波分析法是一种能够将时间或空间上的格局与尺度以及具体时、空位置联系起来的分析方法[23]。小波分析的核心是小波变换,对于一维数据,可定义为:
W(a,x)=1/a∫-∞∞f(x)ψ(x-b/a)dx(3)式中:f(x)为数据函数,称为分析小波;a是空间尺度参数;b代表小波在空间上的中心位置。ψ(x)为小波核函数,也称为基小波。小波变换将数据分解为低频信息和高频信息。低频信息是数据的近似,高频信息是数据的细节。从地理学角度看,近似信息反映了数据的本征信息,是全局变化态势;细节信息反映了数据的在特定时空位置上的变化。小波方差是小波系数模离差的平方和。若某一尺度下的小波方差值越大,则说明其对应尺度下的结构信息越丰富[5]。因此,小波方差反映了变量在地理尺度上的空间异质性,可以揭示地理环境变量空间分布的特征尺度。小波方差的计算公式为:
S2=1n-1∑i=1n(ci-uˉ)2(4)
式中:S2为小波方差;ci为小波系数;μ为小波系数的均值;n为小波系数数目。小波相干系数,是指两个序列数据进行小波变换后的在频率域的相关系数,可通过小波能量谱进行计算,公式如下:
R2Y,Z(s)=
||2
||2||2
|WiYZ(s)|=|WiY(s)-----WiZ(s)|(5)
式中:Y、Z分别为数据序列;R
2
Y,Z
(s)为小波相干系数;WiYZ(s)为数据序列Y、Z的小波
交叉谱;而WiY和WiZ分别数据序列Y、Z的小波系数;“<>”为小波能量谱的光滑函数。鉴于NDVI、高程、坡度和土地利用强度等因子具有不同量纲,为保证要素间的可比性,首先对数据进行了Z-Score标准化预处理;而后在ArcGIS平台支持下,按照30m的采样分辨率,分别在A、B两条样线上采集了11544个、11361个数据点(包括NDVI、高程、坡度以及土地利用强度等四组信息);继而采用Grinsted等[7]开发的小波分析软件,选取Morlet小波作为小波基,在Matlab环境中计算各因子的小波尺度方差和多尺度小波相干系数,分析NDVI与自然、人文因子的尺度特征及空间关联关系。