基于MODIS-NDVI的內(nèi)蒙古錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)方法的深度剖析與創(chuàng)新研究一、引言1.1研究背景與意義1.1.1研究背景荒漠化是全球面臨的嚴(yán)峻生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一，對(duì)人類的生存和發(fā)展構(gòu)成了巨大威脅。根據(jù)聯(lián)合國(guó)防治荒漠化公約的定義，荒漠化是指包括氣候變異和人類活動(dòng)在內(nèi)的種種因素造成的干旱、半干旱和亞濕潤(rùn)干旱地區(qū)的土地退化。全球范圍內(nèi)，荒漠化土地面積不斷擴(kuò)大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球多達(dá)40%的土地已經(jīng)退化，影響到全球近一半的人口，每年退化的土地面積達(dá)到1億公頃，且荒漠化仍以每年5-7萬(wàn)平方公里的速度擴(kuò)張。如果不立即采取行動(dòng)，到2050年，荒漠化可能影響全球四分之三以上的人口?；哪粌H導(dǎo)致土地生產(chǎn)力下降，威脅糧食安全，還會(huì)引發(fā)一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，如水土流失、沙塵暴頻發(fā)、生物多樣性減少等，進(jìn)一步加劇了生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性。中國(guó)是世界上荒漠化面積最大、受影響人口最多、風(fēng)沙危害最重的國(guó)家之一，荒漠化土地主要分布在內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、寧夏等北方地區(qū)。盡管近年來(lái)中國(guó)在荒漠化防治方面取得了顯著成效，如“三北”防護(hù)林體系建設(shè)等重點(diǎn)工程的實(shí)施，使得部分地區(qū)的荒漠化得到了初步遏制，在全球率先實(shí)現(xiàn)土地退化“零增長(zhǎng)”、荒漠化和沙化土地“雙縮減”，但整體形勢(shì)依然嚴(yán)峻。這些地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，區(qū)域增溫明顯，干旱化以及風(fēng)蝕等現(xiàn)象為荒漠化提供了自然條件，再加上以經(jīng)濟(jì)效益為導(dǎo)向的人類活動(dòng)頻繁發(fā)生，如過(guò)度放牧、濫砍濫伐、不合理的水資源利用等，使得荒漠化現(xiàn)象并沒(méi)有得到根本緩解。內(nèi)蒙古錫林郭勒草場(chǎng)作為中國(guó)重要的草原生態(tài)系統(tǒng)之一，在維持區(qū)域生態(tài)平衡、保障畜牧業(yè)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。然而，由于長(zhǎng)期受到自然因素和人為因素的雙重影響，錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化問(wèn)題日益嚴(yán)重。從自然因素來(lái)看，全球氣候變化導(dǎo)致該地區(qū)氣溫升高，降水模式改變，干旱災(zāi)害頻繁發(fā)生，這對(duì)草地植被的生長(zhǎng)和發(fā)育造成了不利影響。從人為因素來(lái)看，過(guò)度放牧現(xiàn)象普遍存在，牲畜數(shù)量超過(guò)了草地的承載能力，導(dǎo)致草地植被遭到嚴(yán)重破壞，土壤裸露，進(jìn)而引發(fā)土地沙化。此外，不合理的開(kāi)墾、采礦等活動(dòng)也對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)造成了極大的干擾和破壞。相關(guān)研究表明，錫林郭勒退化草原的面積已占全盟草原總面積的64%，渾善達(dá)克沙地中、西部的荒漠化加劇，已出現(xiàn)了大面積連片的流動(dòng)沙地，南部丘陵的農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)也因不合理利用造成水土流失及土地沙化，草地產(chǎn)量與質(zhì)量嚴(yán)重下降。錫林郭勒草原大部分地區(qū)土質(zhì)疏松，在冬春季節(jié)強(qiáng)大風(fēng)力的作用下，該區(qū)成為沙塵的重要策源地，也是沙塵向東南侵襲的中轉(zhuǎn)站，對(duì)中國(guó)北方地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和人民生活產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。1.1.2研究意義本研究基于MODIS-NDVI對(duì)內(nèi)蒙古錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化進(jìn)行評(píng)價(jià)，具有重要的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。在生態(tài)方面，準(zhǔn)確評(píng)估錫林郭勒草場(chǎng)的荒漠化程度和分布范圍，有助于深入了解該地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)的退化機(jī)制和演變規(guī)律，為制定科學(xué)合理的生態(tài)保護(hù)和修復(fù)措施提供依據(jù)。通過(guò)監(jiān)測(cè)植被覆蓋度、生物量等生態(tài)參數(shù)的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)草地生態(tài)系統(tǒng)的異常變化，預(yù)警荒漠化的發(fā)展趨勢(shì)，從而采取有效的預(yù)防措施，保護(hù)生物多樣性，維護(hù)生態(tài)平衡。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，錫林郭勒草場(chǎng)是當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，荒漠化的加劇導(dǎo)致草地生產(chǎn)力下降，牧草產(chǎn)量減少，質(zhì)量變差，直接影響了畜牧業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)本研究，可以為草地資源的合理利用和管理提供科學(xué)指導(dǎo)，優(yōu)化放牧制度，合理規(guī)劃草地利用方式，提高草地的生產(chǎn)能力和可持續(xù)性，促進(jìn)畜牧業(yè)的健康發(fā)展，增加牧民的收入。在社會(huì)層面，錫林郭勒地區(qū)以蒙古族為主，畜牧業(yè)是當(dāng)?shù)鼐用竦闹饕a(chǎn)方式和經(jīng)濟(jì)來(lái)源?；哪瘑?wèn)題不僅影響了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，還對(duì)民族文化和社會(huì)穩(wěn)定產(chǎn)生了一定的影響。解決好荒漠化問(wèn)題，對(duì)于改善當(dāng)?shù)鼐用竦纳顥l件，促進(jìn)民族團(tuán)結(jié)和社會(huì)和諧具有重要意義。本研究的成果可以為政府部門制定相關(guān)政策提供科學(xué)依據(jù)，推動(dòng)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。此外，本研究采用的MODIS-NDVI方法，具有監(jiān)測(cè)范圍廣、時(shí)間分辨率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可為其他地區(qū)的荒漠化評(píng)價(jià)提供參考和借鑒，推動(dòng)荒漠化監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外，利用MODIS-NDVI進(jìn)行草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)的研究起步較早，并取得了一系列重要成果。許多研究聚焦于MODIS-NDVI數(shù)據(jù)在不同區(qū)域草場(chǎng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，以探索其在評(píng)估植被生長(zhǎng)狀況、覆蓋度變化以及荒漠化趨勢(shì)方面的潛力。美國(guó)學(xué)者在利用MODIS數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)西部草原生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)分析長(zhǎng)時(shí)間序列的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確地識(shí)別出了由于干旱、過(guò)度放牧等因素導(dǎo)致的植被覆蓋度下降區(qū)域，進(jìn)而評(píng)估了這些區(qū)域的荒漠化程度。研究發(fā)現(xiàn)，MODIS-NDVI數(shù)據(jù)能夠清晰地反映出草原植被在不同季節(jié)和年份的生長(zhǎng)變化情況，為早期發(fā)現(xiàn)荒漠化跡象提供了有力支持。在澳大利亞，研究者運(yùn)用MODIS-NDVI對(duì)其廣袤的草場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，建立了基于NDVI的草場(chǎng)健康指數(shù)，以此來(lái)評(píng)估草場(chǎng)的退化程度和荒漠化風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)該指數(shù)，不僅可以直觀地了解草場(chǎng)的當(dāng)前狀態(tài)，還能預(yù)測(cè)未來(lái)的變化趨勢(shì)，為制定合理的草場(chǎng)管理策略提供科學(xué)依據(jù)。在評(píng)價(jià)體系構(gòu)建方面，國(guó)外學(xué)者提出了多種基于MODIS-NDVI的綜合評(píng)價(jià)方法。例如，有研究將NDVI與其他環(huán)境因子，如土壤濕度、氣溫、降水等相結(jié)合，構(gòu)建了多因子的草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)模型。該模型能夠更全面地考慮影響荒漠化的各種因素，提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，還有學(xué)者利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對(duì)大量的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)和實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立了智能化的荒漠化評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)草場(chǎng)荒漠化的快速、準(zhǔn)確評(píng)估。在技術(shù)應(yīng)用上，國(guó)外不斷探索MODIS-NDVI數(shù)據(jù)與其他先進(jìn)技術(shù)的融合。如結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對(duì)MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析和可視化處理，能夠更直觀地展示草場(chǎng)荒漠化的空間分布格局和變化趨勢(shì)。同時(shí)，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)與無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)草場(chǎng)荒漠化的多層次、多角度監(jiān)測(cè)，彌補(bǔ)了單一遙感技術(shù)的不足。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)在利用MODIS-NDVI進(jìn)行草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)領(lǐng)域也取得了顯著進(jìn)展。眾多研究圍繞不同地區(qū)的草場(chǎng)展開(kāi)，特別是對(duì)生態(tài)環(huán)境脆弱的北方草原地區(qū)給予了高度關(guān)注。針對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)的草場(chǎng)，許多學(xué)者利用MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入研究。通過(guò)對(duì)多年的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，揭示了內(nèi)蒙古草場(chǎng)植被覆蓋度的時(shí)空變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)蒙古草場(chǎng)的NDVI值在空間上呈現(xiàn)出從東向西逐漸降低的趨勢(shì)，這與該地區(qū)的降水分布和植被類型密切相關(guān)；在時(shí)間上，NDVI值呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化，夏季植被生長(zhǎng)旺盛，NDVI值較高，而冬季則相反。此外，一些研究還分析了人類活動(dòng)和氣候變化對(duì)內(nèi)蒙古草場(chǎng)NDVI的影響，發(fā)現(xiàn)過(guò)度放牧、開(kāi)墾等人類活動(dòng)以及降水減少、氣溫升高等氣候變化因素，是導(dǎo)致內(nèi)蒙古草場(chǎng)NDVI下降、荒漠化加劇的主要原因。在錫林郭勒草場(chǎng)方面，已有研究利用MODIS-NDVI數(shù)據(jù)對(duì)其荒漠化狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。通過(guò)建立基于NDVI的荒漠化評(píng)價(jià)指標(biāo)，如植被覆蓋度、植被指數(shù)變化率等，對(duì)錫林郭勒草場(chǎng)的荒漠化程度進(jìn)行了定量評(píng)估。研究結(jié)果表明，錫林郭勒草場(chǎng)部分區(qū)域存在不同程度的荒漠化現(xiàn)象，且荒漠化面積有擴(kuò)大的趨勢(shì)。一些研究還結(jié)合實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)MODIS-NDVI數(shù)據(jù)在錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)中的準(zhǔn)確性和適用性進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)MODIS-NDVI數(shù)據(jù)能夠較好地反映錫林郭勒草場(chǎng)的植被狀況和荒漠化程度，但在一些地形復(fù)雜、植被類型多樣的區(qū)域，還需要結(jié)合其他數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。國(guó)內(nèi)學(xué)者還在評(píng)價(jià)方法和技術(shù)創(chuàng)新方面進(jìn)行了積極探索。有研究提出了基于MODIS-NDVI的綜合評(píng)價(jià)方法，將NDVI與植被生物量、土壤侵蝕等指標(biāo)相結(jié)合，構(gòu)建了更為全面的錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)體系。同時(shí)，利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，對(duì)海量的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理和分析，提高了荒漠化評(píng)價(jià)的效率和精度。此外，一些研究還嘗試?yán)酶叻直媛蔬b感數(shù)據(jù)對(duì)MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充和驗(yàn)證，以提高對(duì)錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化監(jiān)測(cè)的精細(xì)程度。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容1.3.1研究目標(biāo)本研究旨在基于MODIS-NDVI數(shù)據(jù)，深入探究?jī)?nèi)蒙古錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化狀況，構(gòu)建一套科學(xué)、精準(zhǔn)且實(shí)用的荒漠化評(píng)價(jià)方法，具體目標(biāo)如下：建立精準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法：通過(guò)對(duì)MODIS-NDVI數(shù)據(jù)的深入分析，結(jié)合錫林郭勒草場(chǎng)的實(shí)際情況，篩選并確定與荒漠化密切相關(guān)的關(guān)鍵指標(biāo)，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型和統(tǒng)計(jì)分析方法，構(gòu)建適用于該地區(qū)的基于MODIS-NDVI的草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)荒漠化程度的定量評(píng)估，提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和可靠性。分析荒漠化時(shí)空變化：利用長(zhǎng)時(shí)間序列的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)，分析錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化在時(shí)間和空間上的變化特征。在時(shí)間維度上，研究不同年份、季節(jié)的荒漠化動(dòng)態(tài)變化，揭示其變化趨勢(shì)和周期性規(guī)律；在空間維度上，明確荒漠化的分布范圍、程度以及不同區(qū)域的差異，繪制詳細(xì)的荒漠化空間分布圖，為針對(duì)性的防治措施提供空間依據(jù)。揭示驅(qū)動(dòng)因素：綜合考慮自然因素（如氣候、地形、土壤等）和人為因素（如放牧強(qiáng)度、土地利用方式、水資源開(kāi)發(fā)利用等），通過(guò)相關(guān)性分析、主成分分析等方法，深入探究各因素對(duì)錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化的影響機(jī)制，確定主要驅(qū)動(dòng)因素，為制定有效的荒漠化防治策略提供科學(xué)依據(jù)。驗(yàn)證與應(yīng)用評(píng)價(jià)方法：將構(gòu)建的荒漠化評(píng)價(jià)方法應(yīng)用于錫林郭勒草場(chǎng)的實(shí)際監(jiān)測(cè)中，并通過(guò)實(shí)地調(diào)查和驗(yàn)證，評(píng)估該方法的有效性和實(shí)用性。與傳統(tǒng)的荒漠化評(píng)價(jià)方法進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)本方法的優(yōu)勢(shì)和不足，進(jìn)一步完善和優(yōu)化評(píng)價(jià)方法，為其他地區(qū)的荒漠化評(píng)價(jià)提供參考和借鑒。1.3.2研究?jī)?nèi)容為實(shí)現(xiàn)上述研究目標(biāo)，本研究將開(kāi)展以下內(nèi)容的研究：數(shù)據(jù)獲取與處理：收集錫林郭勒草場(chǎng)多年的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)，同時(shí)獲取同期的氣象數(shù)據(jù)（包括氣溫、降水、風(fēng)速等）、地形數(shù)據(jù)（如高程、坡度、坡向等）、土壤數(shù)據(jù)（土壤類型、質(zhì)地、養(yǎng)分含量等）以及土地利用數(shù)據(jù)等。運(yùn)用ENVI、ArcGIS等專業(yè)軟件對(duì)MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正等，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和精度。對(duì)其他輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和格式轉(zhuǎn)換，使其能夠與MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行有效融合和分析。MODIS-NDVI數(shù)據(jù)分析：對(duì)處理后的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間序列分析，計(jì)算不同時(shí)間段的NDVI均值、最大值、最小值等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，分析其季節(jié)變化和年際變化規(guī)律。通過(guò)空間分析方法，如克里金插值、反距離權(quán)重插值等，將NDVI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的空間分布數(shù)據(jù)，繪制NDVI空間分布圖，直觀展示錫林郭勒草場(chǎng)植被覆蓋的空間差異。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建：依據(jù)荒漠化的形成機(jī)制和影響因素，結(jié)合MODIS-NDVI數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，選取植被覆蓋度、植被指數(shù)變化率、植被生物量等與荒漠化密切相關(guān)的指標(biāo)作為評(píng)價(jià)因子。利用層次分析法、主成分分析法等方法確定各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，構(gòu)建基于MODIS-NDVI的錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?；哪u(píng)價(jià)模型建立：基于構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，選擇合適的數(shù)學(xué)模型，如綜合評(píng)價(jià)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等，建立錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)模型。利用歷史數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化，確定模型的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，使其能夠準(zhǔn)確地反映錫林郭勒草場(chǎng)的荒漠化狀況。結(jié)果驗(yàn)證與分析：將建立的荒漠化評(píng)價(jià)模型應(yīng)用于研究區(qū)域，對(duì)錫林郭勒草場(chǎng)的荒漠化程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)實(shí)地調(diào)查，采集樣點(diǎn)的植被、土壤、地形等信息，與模型評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，評(píng)估模型的準(zhǔn)確性和可靠性。分析評(píng)價(jià)結(jié)果，探討錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化的時(shí)空變化特征、驅(qū)動(dòng)因素以及發(fā)展趨勢(shì)，提出針對(duì)性的防治建議。1.4研究方法與技術(shù)路線1.4.1研究方法數(shù)據(jù)分析法：收集錫林郭勒草場(chǎng)的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)。運(yùn)用ENVI軟件對(duì)MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正和幾何校正等預(yù)處理操作，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。利用ArcGIS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，包括數(shù)據(jù)的疊加、裁剪、插值等，提取與荒漠化相關(guān)的信息，如植被覆蓋度、植被指數(shù)變化率等。通過(guò)時(shí)間序列分析方法，研究MODIS-NDVI數(shù)據(jù)在不同時(shí)間尺度上的變化趨勢(shì)，分析錫林郭勒草場(chǎng)植被生長(zhǎng)狀況的動(dòng)態(tài)變化。實(shí)地調(diào)查法：在錫林郭勒草場(chǎng)選取具有代表性的樣地，進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容包括植被類型、植被覆蓋度、生物量、土壤質(zhì)地、土壤水分等指標(biāo)的測(cè)定。通過(guò)實(shí)地調(diào)查，獲取第一手?jǐn)?shù)據(jù)，用于驗(yàn)證和補(bǔ)充遙感數(shù)據(jù)，提高研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，與當(dāng)?shù)啬撩襁M(jìn)行交流，了解他們對(duì)草場(chǎng)荒漠化的認(rèn)識(shí)和看法，以及當(dāng)?shù)氐姆拍亮?xí)慣、土地利用方式等信息，為分析荒漠化的驅(qū)動(dòng)因素提供依據(jù)。模型構(gòu)建法：依據(jù)荒漠化的形成機(jī)制和影響因素，結(jié)合MODIS-NDVI數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，選取合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)，如植被覆蓋度、植被指數(shù)變化率、植被生物量等。利用層次分析法、主成分分析法等方法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，構(gòu)建基于MODIS-NDVI的錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。選擇綜合評(píng)價(jià)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等數(shù)學(xué)模型，建立錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)模型。利用歷史數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化，使其能夠準(zhǔn)確地反映錫林郭勒草場(chǎng)的荒漠化狀況。1.4.2技術(shù)路線本研究的技術(shù)路線如圖1-1所示，首先收集錫林郭勒草場(chǎng)多年的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)，以及同期的氣象數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)。運(yùn)用ENVI、ArcGIS等軟件對(duì)MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和空間分析，提取與荒漠化相關(guān)的指標(biāo)信息。同時(shí)，對(duì)其他輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，為后續(xù)研究提供支持?；谔崛〉闹笜?biāo)信息，結(jié)合實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用層次分析法、主成分分析法等方法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，構(gòu)建基于MODIS-NDVI的錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。選擇合適的數(shù)學(xué)模型，如綜合評(píng)價(jià)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等，建立錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)模型。利用建立的評(píng)價(jià)模型對(duì)錫林郭勒草場(chǎng)的荒漠化程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到荒漠化評(píng)價(jià)結(jié)果。通過(guò)實(shí)地驗(yàn)證和對(duì)比分析，評(píng)估模型的準(zhǔn)確性和可靠性。對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析，探討錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化的時(shí)空變化特征、驅(qū)動(dòng)因素以及發(fā)展趨勢(shì)，提出針對(duì)性的防治建議。最后，將研究成果進(jìn)行總結(jié)和歸納，撰寫(xiě)研究報(bào)告和學(xué)術(shù)論文，為錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化防治提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。[此處插入圖1-1技術(shù)路線圖][此處插入圖1-1技術(shù)路線圖]二、相關(guān)理論與方法基礎(chǔ)2.1MODIS數(shù)據(jù)概述2.1.1MODIS傳感器介紹MODIS（ModerateResolutionImagingSpectroradiometer）即中分辨率成像光譜儀，是美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）地球觀測(cè)系統(tǒng)（EOS）中重要的傳感器，搭載于TERRA和AQUA兩顆衛(wèi)星上。TERRA衛(wèi)星于1999年12月18日發(fā)射成功，是上午星，從北向南于地方時(shí)10:30左右通過(guò)赤道；AQUA衛(wèi)星于2002年5月4日發(fā)射成功，為下午星，從南向北于地方時(shí)13:30左右通過(guò)赤道。兩顆衛(wèi)星相互配合，每1-2天可重復(fù)觀測(cè)整個(gè)地球表面，獲取豐富的地球觀測(cè)數(shù)據(jù)。MODIS傳感器擁有36個(gè)離散光譜波段，光譜范圍極為廣泛，從0.4μm的可見(jiàn)光波段一直延伸到14.4μm的熱紅外波段，實(shí)現(xiàn)了全光譜覆蓋。這種寬光譜范圍使得MODIS能夠同時(shí)提供反映陸地表面狀況、云邊界、云特性、海洋水色、浮游植物、生物地理、化學(xué)、大氣中水汽、氣溶膠、地表溫度、云頂溫度、大氣溫度、臭氧和云頂高度等多方面的特征信息，為全面、深入地研究地球系統(tǒng)提供了有力的數(shù)據(jù)支持。MODIS傳感器的掃描寬度可達(dá)2330公里，能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲得地球表面的中等分辨率圖像，覆蓋全球幾乎每一個(gè)角落。其空間分辨率具有多樣性，包括250米、500米和1000米，可滿足不同研究和應(yīng)用對(duì)空間分辨率的需求。例如，在監(jiān)測(cè)大面積的植被覆蓋變化時(shí)，250米分辨率的波段可以提供較為詳細(xì)的植被分布信息；而在研究全球尺度的氣候現(xiàn)象時(shí)，1000米分辨率的波段則能以更宏觀的視角展現(xiàn)氣候要素的分布特征。該傳感器還具備高信噪比的特點(diǎn)，能夠獲取高質(zhì)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用高效的層次數(shù)據(jù)模型（HDF）或其對(duì)地觀測(cè)擴(kuò)展（HDF-EOS），這些模型具有不同版本，受多種軟件支持，方便數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和分析。MODIS傳感器設(shè)計(jì)壽命為5年，然而在實(shí)際運(yùn)行中，它超期服役，為地球觀測(cè)提供了長(zhǎng)時(shí)間序列的數(shù)據(jù)，對(duì)于研究地球系統(tǒng)的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)具有不可替代的價(jià)值。2.1.2MODIS數(shù)據(jù)特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域MODIS數(shù)據(jù)具有諸多顯著特點(diǎn)，使其在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。首先，其具有全球免費(fèi)獲取的特性，這極大地降低了研究成本，促進(jìn)了全球范圍內(nèi)的科研合作與數(shù)據(jù)共享。無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家的科研人員，都能夠平等地獲取MODIS數(shù)據(jù)，開(kāi)展各類科學(xué)研究，推動(dòng)了全球環(huán)境變化研究、生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的發(fā)展。MODIS數(shù)據(jù)的更新頻率高，每天最少有2次白天和2次黑夜的更新數(shù)據(jù)。這種高時(shí)間分辨率使得它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)地球表面的動(dòng)態(tài)變化，如植被的季節(jié)性生長(zhǎng)變化、氣象災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展過(guò)程等。通過(guò)對(duì)連續(xù)時(shí)間序列的MODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)地球表面的異常變化，為災(zāi)害預(yù)警、資源管理等提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。該數(shù)據(jù)的光譜范圍廣，擁有36個(gè)波段，能夠提供豐富的地物信息。不同波段對(duì)不同地物的反射、輻射特性敏感，通過(guò)對(duì)多波段數(shù)據(jù)的綜合分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土地覆蓋類型的精確分類、對(duì)水體水質(zhì)的監(jiān)測(cè)以及對(duì)大氣成分的反演等。例如，在土地覆蓋分類中，利用植被在近紅外波段高反射和在紅波段高吸收的特點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算植被指數(shù)，可以有效地區(qū)分植被與其他地物類型，提高分類精度。在氣候研究領(lǐng)域，MODIS數(shù)據(jù)可用于監(jiān)測(cè)全球氣候變化，分析氣溫、降水、輻射等氣候要素的時(shí)空變化特征。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列的MODIS地表溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以揭示全球氣溫的變化趨勢(shì)，研究氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類社會(huì)的影響。MODIS數(shù)據(jù)還可用于研究大氣氣溶膠的分布和變化，了解其對(duì)氣候的影響機(jī)制。在生態(tài)領(lǐng)域，MODIS數(shù)據(jù)可用于生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，評(píng)估植被覆蓋度、生物量、凈初級(jí)生產(chǎn)力等生態(tài)指標(biāo)。通過(guò)監(jiān)測(cè)植被覆蓋度的變化，可以了解生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況和生態(tài)恢復(fù)效果；通過(guò)估算生物量和凈初級(jí)生產(chǎn)力，可以評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和碳匯能力。MODIS數(shù)據(jù)還可用于監(jiān)測(cè)生物多樣性的變化，為生物多樣性保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，MODIS數(shù)據(jù)可用于農(nóng)作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)和估產(chǎn)。通過(guò)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的植被指數(shù)變化，可以了解農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病蟲(chóng)害、干旱等災(zāi)害對(duì)農(nóng)作物的影響。利用MODIS數(shù)據(jù)結(jié)合其他農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，建立農(nóng)作物估產(chǎn)模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理和糧食安全保障提供支持。在水資源領(lǐng)域，MODIS數(shù)據(jù)可用于水文水資源監(jiān)測(cè)，包括洪水過(guò)程和洪災(zāi)范圍實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、冰川和積雪的融化狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。通過(guò)對(duì)MODIS數(shù)據(jù)的分析，可以獲取地表水體的面積、水位變化等信息，為水資源管理和防洪減災(zāi)提供決策依據(jù)。MODIS數(shù)據(jù)還可用于估算蒸散發(fā)量、土壤水分含量等水文參數(shù)，為水資源合理利用提供科學(xué)支持。在災(zāi)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，MODIS數(shù)據(jù)可用于監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)、洪澇災(zāi)害、沙塵暴等自然災(zāi)害。其高時(shí)間分辨率和寬覆蓋范圍能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)災(zāi)害的發(fā)生，并對(duì)災(zāi)害的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)和救援提供重要信息。例如，在森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)中，利用MODIS的熱紅外波段可以快速發(fā)現(xiàn)高溫?zé)狳c(diǎn)，確定火災(zāi)的位置和范圍，為火災(zāi)撲救提供指導(dǎo)。2.2NDVI原理與計(jì)算方法2.2.1NDVI的定義與物理意義歸一化植被指數(shù)（NormalizedDifferenceVegetationIndex，NDVI）是一種廣泛應(yīng)用于遙感領(lǐng)域的植被指數(shù)，它通過(guò)對(duì)地表反射的紅光波段和近紅外波段的光譜差異進(jìn)行分析計(jì)算得出。其定義公式為：NDVI=\frac{NIR-Red}{NIR+Red}其中，NIR代表近紅外波段的反射率，Red代表紅光波段的反射率。該指數(shù)的物理意義基于綠色植物的生理特性。健康的綠色植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，葉綠素對(duì)可見(jiàn)光中的紅光具有強(qiáng)烈的吸收作用，用于光合作用的能量轉(zhuǎn)化；而植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)則對(duì)近紅外光具有高反射特性。這使得植被在紅光波段的反射率較低，而在近紅外波段的反射率較高。通過(guò)計(jì)算紅光和近紅外波段反射率的差值與和值的比值，NDVI能夠有效地區(qū)分植被與非植被區(qū)域。當(dāng)NDVI值較高時(shí)，表明該區(qū)域植被覆蓋度高、生長(zhǎng)狀況良好；反之，當(dāng)NDVI值較低時(shí)，則意味著植被覆蓋度低，可能存在荒漠化、裸地等情況。例如，在茂密的森林地區(qū)，植被生長(zhǎng)茂盛，葉綠素含量豐富，對(duì)紅光的吸收強(qiáng)烈，近紅外光的反射率高，其NDVI值通常較高，可達(dá)0.6-0.8甚至更高；而在沙漠等荒漠地區(qū)，幾乎沒(méi)有植被覆蓋，紅光和近紅外光的反射率差異較小，NDVI值則接近0甚至為負(fù)值。因此，NDVI成為了評(píng)估植被生長(zhǎng)狀況、覆蓋度以及監(jiān)測(cè)土地荒漠化等生態(tài)環(huán)境變化的重要指標(biāo)。2.2.2NDVI計(jì)算方法利用MODIS數(shù)據(jù)計(jì)算NDVI，首先需要獲取MODIS數(shù)據(jù)中的紅光波段（Band1，中心波長(zhǎng)范圍為620-670nm）和近紅外波段（Band2，中心波長(zhǎng)范圍為841-876nm）的反射率數(shù)據(jù)。由于MODIS數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)時(shí)可能采用不同的格式和編碼方式，如HDF（HierarchicalDataFormat）格式，在進(jìn)行計(jì)算前，通常需要使用專業(yè)的遙感圖像處理軟件，如ENVI（TheEnvironmentforVisualizingImages）、ArcGIS等對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。以ENVI軟件為例，具體計(jì)算過(guò)程如下：數(shù)據(jù)讀?。涸贓NVI軟件中打開(kāi)MODIS數(shù)據(jù)文件，選擇需要計(jì)算NDVI的影像，確保正確加載紅光波段和近紅外波段的數(shù)據(jù)。波段選擇：在波段選擇工具中，明確指定紅光波段為Band1，近紅外波段為Band2。這一步驟確保了后續(xù)計(jì)算所使用的波段的準(zhǔn)確性。計(jì)算NDVI：利用ENVI軟件的BandMath工具，輸入NDVI計(jì)算公式(float(b2)-float(b1))/(float(b2)+float(b1))。這里，b1代表紅光波段，b2代表近紅外波段。使用float函數(shù)將波段數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型，以避免在計(jì)算過(guò)程中因數(shù)據(jù)類型導(dǎo)致的精度損失。例如，若直接使用整型數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)進(jìn)行除法運(yùn)算時(shí)，結(jié)果可能會(huì)被截?cái)酁檎麛?shù)，從而影響NDVI計(jì)算的準(zhǔn)確性。通過(guò)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型，能夠保留小數(shù)部分，確保計(jì)算結(jié)果的精度。結(jié)果輸出：完成計(jì)算后，將得到的NDVI結(jié)果保存為新的影像文件，以便后續(xù)的分析和處理。在保存時(shí)，可以根據(jù)需要選擇合適的存儲(chǔ)格式，如TIFF（TaggedImageFileFormat）格式，該格式具有良好的兼容性和無(wú)損壓縮特性，能夠較好地保存影像數(shù)據(jù)的精度和信息。在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，還需要注意數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制。由于遙感數(shù)據(jù)在獲取和傳輸過(guò)程中可能受到大氣散射、云層遮擋、傳感器噪聲等因素的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)存在異常值或噪聲。因此，在計(jì)算NDVI之前，通常需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正等預(yù)處理操作，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。例如，通過(guò)輻射定標(biāo)將傳感器記錄的原始數(shù)字量化值（DN值）轉(zhuǎn)換為具有物理意義的輻射亮度值；利用大氣校正模型，如6S（SecondSimulationoftheSatelliteSignalintheSolarSpectrum）模型，去除大氣對(duì)地表反射率的影響，從而得到更準(zhǔn)確的地表反射率數(shù)據(jù)，為精確計(jì)算NDVI提供保障。此外，對(duì)于存在云層遮擋的區(qū)域，需要進(jìn)行云檢測(cè)和云掩膜處理，將云層覆蓋的像元剔除或進(jìn)行插值修復(fù)，以避免云層對(duì)NDVI計(jì)算結(jié)果的干擾。2.3草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)相關(guān)理論2.3.1草場(chǎng)荒漠化概念與成因草場(chǎng)荒漠化是指在干旱、半干旱和亞濕潤(rùn)干旱地區(qū)，由于自然因素和人為活動(dòng)的共同作用，導(dǎo)致草原生態(tài)系統(tǒng)退化，土地生產(chǎn)力下降，植被覆蓋度降低，地表呈現(xiàn)出類似荒漠景觀的土地退化過(guò)程。這一過(guò)程不僅導(dǎo)致草地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，還對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。自然因素在草場(chǎng)荒漠化過(guò)程中扮演著重要角色，干旱的氣候條件是引發(fā)草場(chǎng)荒漠化的關(guān)鍵自然因素之一。錫林郭勒地區(qū)深居內(nèi)陸，屬于溫帶大陸性氣候，降水稀少且分布不均，蒸發(fā)量大，導(dǎo)致土壤水分長(zhǎng)期處于虧缺狀態(tài)，嚴(yán)重影響了植被的生長(zhǎng)和發(fā)育。當(dāng)降水持續(xù)減少時(shí)，草地植被無(wú)法獲得足夠的水分供應(yīng)，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)受阻，植被覆蓋度下降，進(jìn)而使土壤失去植被的保護(hù)，更容易受到風(fēng)力和水力的侵蝕，加速了荒漠化的進(jìn)程。頻繁的大風(fēng)天氣也是促進(jìn)草場(chǎng)荒漠化的重要自然因素。錫林郭勒地區(qū)冬春季節(jié)多大風(fēng)，風(fēng)速較大，強(qiáng)大的風(fēng)力對(duì)地表土壤和植被具有強(qiáng)烈的侵蝕作用。在風(fēng)力的作用下，地表的沙塵被揚(yáng)起，土壤顆粒被吹走，導(dǎo)致土壤肥力下降，植被根系暴露，影響植被的生長(zhǎng)和存活。大風(fēng)還會(huì)加劇土壤水分的蒸發(fā)，進(jìn)一步惡化植被的生長(zhǎng)環(huán)境，使得草場(chǎng)荒漠化問(wèn)題更加嚴(yán)重。土壤質(zhì)地和地形條件也對(duì)草場(chǎng)荒漠化有一定影響。錫林郭勒地區(qū)部分土壤質(zhì)地疏松，多為沙質(zhì)土壤，保水保肥能力差，抗風(fēng)蝕和水蝕能力較弱。在地形起伏較大的區(qū)域，如丘陵地帶，水土流失現(xiàn)象較為嚴(yán)重，這也加速了草場(chǎng)荒漠化的發(fā)展。這些區(qū)域的土壤在降水和地表徑流的沖刷下，大量流失，導(dǎo)致土地貧瘠，植被難以生長(zhǎng)，從而促進(jìn)了荒漠化的發(fā)生。人為因素是導(dǎo)致草場(chǎng)荒漠化的另一個(gè)重要原因，過(guò)度放牧是最為突出的人為因素之一。隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，錫林郭勒地區(qū)的牲畜數(shù)量不斷增加，超過(guò)了草地的承載能力。過(guò)度放牧使得草地植被被過(guò)度啃食，植被蓋度降低，地表裸露面積增大。牲畜的踐踏還會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，使土壤變得緊實(shí)，通氣性和透水性變差，影響植被的種子萌發(fā)和根系生長(zhǎng)，導(dǎo)致草地生態(tài)系統(tǒng)的退化和荒漠化的加劇。據(jù)研究表明，當(dāng)放牧強(qiáng)度超過(guò)草地承載能力的30%時(shí)，草地植被的生長(zhǎng)和恢復(fù)能力將受到嚴(yán)重抑制，荒漠化風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。不合理的開(kāi)墾也是導(dǎo)致草場(chǎng)荒漠化的重要原因。為了追求短期的經(jīng)濟(jì)效益，部分地區(qū)將草原開(kāi)墾為農(nóng)田。然而，這些地區(qū)的自然條件并不適合大規(guī)模的農(nóng)業(yè)種植，開(kāi)墾后的土地在缺乏有效灌溉和水土保持措施的情況下，極易受到干旱、風(fēng)沙等自然災(zāi)害的影響，導(dǎo)致土壤沙化和肥力下降，最終棄耕撂荒，加速了草場(chǎng)荒漠化的進(jìn)程。此外，一些地區(qū)在開(kāi)墾過(guò)程中，破壞了原有的草原植被和生態(tài)系統(tǒng)，使得草原的生態(tài)功能喪失，難以恢復(fù)。水資源的不合理利用也對(duì)草場(chǎng)荒漠化產(chǎn)生了負(fù)面影響。錫林郭勒地區(qū)水資源相對(duì)匱乏，但在農(nóng)業(yè)灌溉和畜牧業(yè)用水過(guò)程中，存在著浪費(fèi)嚴(yán)重、灌溉方式不合理等問(wèn)題。過(guò)度抽取地下水導(dǎo)致地下水位下降，使得依賴地下水生長(zhǎng)的植被因缺水而死亡，草原植被群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，荒漠化趨勢(shì)加劇。一些地區(qū)采用大水漫灌的方式進(jìn)行灌溉，不僅浪費(fèi)了大量水資源，還導(dǎo)致土壤次生鹽漬化，進(jìn)一步惡化了草地的生態(tài)環(huán)境。2.3.2傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)體系傳統(tǒng)的草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)方法主要包括實(shí)地調(diào)查法、地面監(jiān)測(cè)法和目視解譯法等。實(shí)地調(diào)查法是最為基礎(chǔ)和常用的方法之一，調(diào)查人員通過(guò)在野外實(shí)地觀察、測(cè)量和記錄草地的植被狀況、土壤性質(zhì)、地形地貌等信息，來(lái)評(píng)估草場(chǎng)的荒漠化程度。在樣地內(nèi)，調(diào)查人員會(huì)測(cè)定植被的種類、覆蓋度、高度、生物量等指標(biāo)，同時(shí)采集土壤樣本，分析土壤的質(zhì)地、肥力、含水量等參數(shù)。通過(guò)對(duì)這些實(shí)地?cái)?shù)據(jù)的綜合分析，可以直觀地了解草場(chǎng)的實(shí)際情況，判斷是否存在荒漠化以及荒漠化的程度。這種方法雖然能夠獲取第一手資料，具有較高的準(zhǔn)確性，但也存在著工作量大、效率低、受人為因素影響較大等缺點(diǎn)。在大面積的草場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查時(shí)，需要耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間，而且不同調(diào)查人員的判斷標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量方法可能存在差異，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的一致性和可比性受到影響。地面監(jiān)測(cè)法是在草地上設(shè)置固定監(jiān)測(cè)樣地，通過(guò)長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)植被、土壤等指標(biāo)的變化，來(lái)評(píng)估荒漠化的發(fā)展趨勢(shì)。這些監(jiān)測(cè)樣地通常配備有各種監(jiān)測(cè)設(shè)備，如氣象站、土壤水分傳感器、植被生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)儀等，能夠?qū)崟r(shí)獲取環(huán)境數(shù)據(jù)和植被生長(zhǎng)信息。通過(guò)對(duì)多年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以了解植被覆蓋度、生物量、土壤水分等指標(biāo)隨時(shí)間的變化情況，從而判斷草場(chǎng)荒漠化的發(fā)展趨勢(shì)。這種方法能夠提供長(zhǎng)期、連續(xù)的數(shù)據(jù)，但監(jiān)測(cè)范圍有限，只能反映樣地所在區(qū)域的情況，難以對(duì)整個(gè)草場(chǎng)進(jìn)行全面評(píng)估。目視解譯法是利用遙感影像，通過(guò)人工目視觀察和分析，識(shí)別和判斷草場(chǎng)的荒漠化程度。解譯人員根據(jù)影像的色調(diào)、紋理、形狀等特征，結(jié)合自己的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，將影像中的不同地物類型進(jìn)行分類和識(shí)別，區(qū)分出正常草地、輕度荒漠化草地、中度荒漠化草地和重度荒漠化草地等。這種方法簡(jiǎn)單易行，但對(duì)解譯人員的專業(yè)水平和經(jīng)驗(yàn)要求較高，且主觀性較強(qiáng)，不同解譯人員的解譯結(jié)果可能存在較大差異?，F(xiàn)有的草場(chǎng)荒漠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要包括植被指標(biāo)、土壤指標(biāo)和地形指標(biāo)等。植被指標(biāo)如植被覆蓋度、植被高度、植被生物量等，能夠直接反映草地植被的生長(zhǎng)狀況和覆蓋程度。植被覆蓋度是指植被在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計(jì)區(qū)總面積的百分比，它是衡量草場(chǎng)荒漠化程度的重要指標(biāo)之一。當(dāng)植被覆蓋度降低時(shí)，說(shuō)明草地植被受到破壞，荒漠化程度可能加重。植被高度和生物量也能反映植被的生長(zhǎng)狀況，健康的草地植被通常具有較高的高度和生物量，而荒漠化草地的植被高度和生物量則較低。土壤指標(biāo)如土壤質(zhì)地、土壤肥力、土壤含水量等，能夠反映土壤的質(zhì)量和水分狀況。土壤質(zhì)地決定了土壤的通氣性、透水性和保水保肥能力，沙質(zhì)土壤保水保肥能力差，容易受到風(fēng)蝕和水蝕的影響，加劇荒漠化。土壤肥力包括土壤中的有機(jī)質(zhì)含量、氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量，肥力下降會(huì)影響植被的生長(zhǎng)。土壤含水量是植被生長(zhǎng)的重要限制因素，干旱地區(qū)土壤含水量低，不利于植被生長(zhǎng)，容易導(dǎo)致荒漠化。地形指標(biāo)如坡度、坡向等，對(duì)草場(chǎng)荒漠化也有一定影響。坡度較大的區(qū)域，水土流失風(fēng)險(xiǎn)較高，容易導(dǎo)致土壤侵蝕和土地退化。坡向影響光照和水分的分布，陽(yáng)坡光照充足，但水分蒸發(fā)量大，植被生長(zhǎng)條件相對(duì)較差；陰坡水分條件較好，但光照不足，植被生長(zhǎng)也會(huì)受到一定影響。然而，現(xiàn)有的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系存在一定的局限性。這些指標(biāo)往往側(cè)重于單一因素的評(píng)價(jià)，缺乏對(duì)多種因素綜合作用的考慮?；哪亲匀灰蛩睾腿藶橐蛩毓餐饔玫慕Y(jié)果，單一指標(biāo)難以全面反映荒漠化的復(fù)雜過(guò)程和綜合影響。不同指標(biāo)之間的權(quán)重確定缺乏科學(xué)依據(jù)，往往是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或主觀判斷來(lái)確定，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性受到影響。一些指標(biāo)的獲取難度較大，需要耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間，限制了評(píng)價(jià)工作的廣泛開(kāi)展。土壤微生物指標(biāo)、土壤酶活性等對(duì)土壤質(zhì)量和生態(tài)功能具有重要影響，但由于檢測(cè)方法復(fù)雜、成本高，在現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中較少涉及。三、研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)獲取處理3.1內(nèi)蒙古錫林郭勒草場(chǎng)概況3.1.1地理位置與地形地貌內(nèi)蒙古錫林郭勒草場(chǎng)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部錫林郭勒盟境內(nèi)，地處北緯41°35′-46°46′，東經(jīng)111°09′-119°58′之間。其北與蒙古國(guó)接壤，東鄰科爾沁草原，西接烏蘭察布草原，南與河北省壩上草原毗鄰，是東北、華北、西北交匯地帶，地理位置十分重要。該區(qū)域草原總面積達(dá)29057.26萬(wàn)畝，可利用草原面積為27498.94萬(wàn)畝，占全自治區(qū)草原面積的四分之一，在我國(guó)草原生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。錫林郭勒草場(chǎng)地形以高平原為主體，地形平坦開(kāi)闊，局部地區(qū)存在石質(zhì)低山丘陵、臺(tái)地、沙地和溝谷等多種類型的地貌單元。地勢(shì)呈現(xiàn)出由東南向西北方向傾斜的態(tài)勢(shì)。其東段為大興安嶺山地低山丘陵和烏珠穆沁盆地，這里河網(wǎng)密布，水源豐富，為植被生長(zhǎng)提供了良好的水分條件。中段是玄武巖臺(tái)地，往南部延伸著東西綿延約400公里的渾善達(dá)克沙地，沙地多為固定和半固定沙丘。西段為蘇尼特剝蝕高平原，西北部地形較為平坦，不過(guò)一些低山丘陵和熔巖臺(tái)地也零星分布其間。該地區(qū)海拔高度在900-1300米之間。不同的地形地貌對(duì)草場(chǎng)產(chǎn)生了多方面的影響。在低山丘陵地區(qū)，由于地勢(shì)起伏，土壤侵蝕相對(duì)較為嚴(yán)重，土壤肥力容易流失，這對(duì)植被的生長(zhǎng)和分布產(chǎn)生了一定的限制。坡地的不同朝向也會(huì)導(dǎo)致光照、水分等條件的差異，進(jìn)而影響植被的種類和生長(zhǎng)狀況。陽(yáng)坡光照充足，但水分蒸發(fā)量大，植被相對(duì)較為耐旱；陰坡水分條件較好，但光照相對(duì)不足，植被生長(zhǎng)可能會(huì)受到一定影響。沙地的存在對(duì)草場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境具有特殊意義。渾善達(dá)克沙地的固定和半固定沙丘上生長(zhǎng)著適應(yīng)沙地環(huán)境的植被，如沙柳、沙棘等，這些植被對(duì)于固定沙丘、防止風(fēng)沙侵蝕起到了重要作用。然而，沙地的生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，一旦植被遭到破壞，就容易引發(fā)土地沙化，導(dǎo)致草場(chǎng)退化。高平原地區(qū)地形平坦開(kāi)闊，有利于大規(guī)模的畜牧業(yè)發(fā)展，適宜放牧牛、羊等牲畜。但同時(shí)，平坦的地形也使得該地區(qū)在風(fēng)力作用下，土壤容易受到風(fēng)蝕，需要加強(qiáng)防風(fēng)固沙措施。3.1.2氣候特征錫林郭勒草場(chǎng)屬于中溫帶半干旱大陸性氣候，具有寒冷、多風(fēng)、干旱的特點(diǎn)。該地區(qū)年平均溫度在0°C-4°C之間，冬季漫長(zhǎng)嚴(yán)寒，總降雪量一般在10-20毫米，寒冷期長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月左右，是華北最冷的地區(qū)之一。夏季涼爽，7月溫度最高，平均在21°C。年平均無(wú)霜期為100-136天。年均降水量在200-350mm之間，雨量分布呈現(xiàn)出自西向東遞增的趨勢(shì)，70%的年降雨量集中在6-8月。這種降水分布特點(diǎn)使得該地區(qū)的植被生長(zhǎng)在空間上存在差異。東部地區(qū)降水相對(duì)較多，植被生長(zhǎng)較為茂盛，以草甸草原和典型草原為主；西部地區(qū)降水較少，植被相對(duì)稀疏，多為荒漠草原。降水的季節(jié)分配不均也對(duì)植被生長(zhǎng)產(chǎn)生了影響，夏季降水集中，有利于植被的快速生長(zhǎng)，但也容易引發(fā)洪澇災(zāi)害；其他季節(jié)降水較少，植被生長(zhǎng)可能會(huì)受到水分不足的限制。該地區(qū)風(fēng)大沙多，全年大風(fēng)日數(shù)可達(dá)50-80天。大風(fēng)天氣對(duì)草場(chǎng)的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，大風(fēng)會(huì)加速土壤水分的蒸發(fā)，導(dǎo)致土壤干旱，影響植被的生長(zhǎng)。另一方面，大風(fēng)還可能會(huì)吹走地表的土壤和沙塵，加劇土地沙化，破壞草場(chǎng)生態(tài)環(huán)境。在冬春季節(jié)，大風(fēng)常常裹挾著沙塵，形成沙塵暴，不僅對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成破壞，還會(huì)影響到周邊地區(qū)的空氣質(zhì)量和人們的生活。光照資源方面，錫林郭勒草場(chǎng)光照充足，年日照時(shí)數(shù)較長(zhǎng)，這為植被的光合作用提供了良好的條件。充足的光照有利于植被的生長(zhǎng)和發(fā)育，提高植被的生產(chǎn)力。在夏季，較長(zhǎng)的日照時(shí)間使得植被能夠充分進(jìn)行光合作用，積累更多的有機(jī)物質(zhì)，促進(jìn)植被的生長(zhǎng)和繁殖。然而，強(qiáng)烈的光照也會(huì)導(dǎo)致水分蒸發(fā)加劇，在降水不足的情況下，可能會(huì)對(duì)植被生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。3.1.3植被類型與分布錫林郭勒草場(chǎng)的植被類型豐富多樣，主要包括草甸草原、典型草原、荒漠草原和沙地植被等。草甸草原主要集中分布在錫盟東北部和東部地區(qū)，占草場(chǎng)總面積的12.58%。這里地形以低山丘陵、高平原與寬谷平原為主，是森林向草原的過(guò)渡地段。草甸草原的植被種類繁多，建群種主要有線葉菊、貝加爾針茅及羊草等。這些植物生長(zhǎng)茂盛，牧草質(zhì)量良好，為牲畜提供了優(yōu)質(zhì)的飼料。草甸草原的植被覆蓋度較高，一般在70%-90%之間，生態(tài)環(huán)境較為穩(wěn)定。由于該地區(qū)水分條件相對(duì)較好，除了草本植物外，還生長(zhǎng)著一些灌木和小喬木，如柳屬植物、山杏等，形成了較為復(fù)雜的植被群落結(jié)構(gòu)。典型草原是錫林郭勒草場(chǎng)的主體，主要分布于錫盟中部，面積最大，占全盟草原面積的58.92%。其地形以平原和低山丘陵為主，可利用面積達(dá)13400萬(wàn)畝，占全盟可利用草場(chǎng)的50.6%。典型草原的地表水比較豐富，牧草質(zhì)量?jī)?yōu)良，優(yōu)良牧草占草群的50%-60%。建群種中北部多為大針茅、克氏針茅及糙隱子草。這些植物具有較強(qiáng)的耐旱性和適應(yīng)性，能夠在半干旱的氣候條件下生長(zhǎng)良好。典型草原的植被覆蓋度一般在50%-70%之間，是重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地。在典型草原地區(qū)，還分布著一些湖泊和河流，如錫林河等，這些水域周邊的植被生長(zhǎng)更為茂盛，形成了獨(dú)特的濕地生態(tài)系統(tǒng)?；哪菰挥阱a盟西部，可利用面積為4243萬(wàn)畝，占全盟可利用草場(chǎng)面積的15.9%。該地區(qū)氣候干旱，降水稀少，植被相對(duì)稀疏?；哪菰闹参锶郝渲饕蓞采『滩荨⑿“牍嗄竞褪[屬植物構(gòu)成。建群種以小針茅為主，錦雞兒灌叢則廣布于中西部及南部沙質(zhì)地段?；哪菰闹脖桓采w度較低，一般在30%-50%之間，生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱。由于植被稀疏，土壤容易受到風(fēng)蝕和水蝕的影響，土地沙化問(wèn)題較為嚴(yán)重。在荒漠草原地區(qū)，一些耐旱的植物如沙蒿、沙棘等具有重要的生態(tài)價(jià)值，它們能夠固定沙丘，防止風(fēng)沙侵蝕，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。沙地植被主要分布在渾善達(dá)克沙地等區(qū)域，這里的植被以適應(yīng)沙地環(huán)境的植物為主。沙地植被的建群種多為菊科蒿屬植物，灌木也廣泛分布。常見(jiàn)的植物有沙柳、沙棘、麻黃等，這些植物具有發(fā)達(dá)的根系，能夠深入沙地中吸收水分和養(yǎng)分，同時(shí)其地上部分也具有較強(qiáng)的耐旱性和抗風(fēng)沙能力。沙地植被對(duì)于固定沙丘、防止風(fēng)沙侵蝕起到了關(guān)鍵作用，是沙地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。然而，由于沙地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性，一旦植被遭到破壞，沙地就容易活化，導(dǎo)致土地沙化加劇。3.1.4草場(chǎng)荒漠化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前，錫林郭勒草場(chǎng)面臨著較為嚴(yán)峻的荒漠化問(wèn)題。據(jù)相關(guān)研究和調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，錫林郭勒退化草原的面積已占全盟草原總面積的64%。渾善達(dá)克沙地中、西部的荒漠化加劇，已出現(xiàn)了大面積連片的流動(dòng)沙地。在南部丘陵的農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)，由于不合理的土地利用，如過(guò)度開(kāi)墾、過(guò)度放牧等，造成了水土流失及土地沙化，草地產(chǎn)量與質(zhì)量嚴(yán)重下降。從荒漠化程度來(lái)看，輕度荒漠化草地在錫林郭勒草場(chǎng)中仍占有一定比例，主要分布在一些人類活動(dòng)相對(duì)較少、生態(tài)環(huán)境相對(duì)較好的區(qū)域，但這些區(qū)域也面臨著潛在的荒漠化風(fēng)險(xiǎn)。中度荒漠化草地面積較大，主要集中在過(guò)度放牧和開(kāi)墾較為嚴(yán)重的地區(qū)，這些地區(qū)的植被覆蓋度明顯降低，土壤肥力下降，生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力減弱。重度荒漠化草地則主要出現(xiàn)在沙地和一些生態(tài)脆弱區(qū)，地表幾乎被沙地覆蓋，植被稀少，土地生產(chǎn)力極低，生態(tài)環(huán)境十分惡劣。在空間分布上，錫林郭勒草場(chǎng)的荒漠化呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。西部和北部地區(qū)由于氣候干旱、降水稀少，以及長(zhǎng)期的過(guò)度放牧等原因，荒漠化程度相對(duì)較高。東部和南部地區(qū)雖然降水相對(duì)較多，但在農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)，由于人類活動(dòng)的干擾，荒漠化問(wèn)題也較為突出。渾善達(dá)克沙地及其周邊地區(qū)是荒漠化最為嚴(yán)重的區(qū)域之一，這里的流動(dòng)沙地不斷擴(kuò)大，對(duì)周邊的草場(chǎng)和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，如果不采取有效的防治措施，錫林郭勒草場(chǎng)的荒漠化面積可能會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，程度可能會(huì)進(jìn)一步加重。隨著全球氣候變化，該地區(qū)氣溫升高，降水模式改變，干旱災(zāi)害可能會(huì)更加頻繁，這將對(duì)草地植被的生長(zhǎng)和恢復(fù)產(chǎn)生不利影響。人類活動(dòng)如過(guò)度放牧、不合理的開(kāi)墾等如果得不到有效控制，也將進(jìn)一步破壞草地生態(tài)系統(tǒng)，加速荒漠化的進(jìn)程。然而，近年來(lái)，隨著我國(guó)政府對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視，一系列生態(tài)保護(hù)政策的實(shí)施，如退耕還林、退牧還草、草原生態(tài)補(bǔ)獎(jiǎng)機(jī)制等，在一定程度上遏制了錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)這些政策的實(shí)施，部分地區(qū)的草地植被得到了恢復(fù)，荒漠化程度有所減輕。但要徹底解決荒漠化問(wèn)題，仍需要持續(xù)加大生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的力度，加強(qiáng)對(duì)人類活動(dòng)的管理和引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)草地資源的可持續(xù)利用。3.2數(shù)據(jù)獲取3.2.1MODIS數(shù)據(jù)獲取本研究主要從美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的陸地過(guò)程分布式數(shù)據(jù)檔案中心（LPDAAC，LandProcessesDistributedActiveArchiveCenter）官網(wǎng)（/）獲取MODIS數(shù)據(jù)。該平臺(tái)是獲取MODIS數(shù)據(jù)的權(quán)威官方渠道，擁有豐富且全面的MODIS數(shù)據(jù)資源，涵蓋了從2000年至今的各類MODIS產(chǎn)品，能夠滿足本研究對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的需求。在該平臺(tái)上，數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)格式存儲(chǔ)和管理，數(shù)據(jù)質(zhì)量經(jīng)過(guò)嚴(yán)格把控，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，LPDAAC官網(wǎng)提供了便捷的數(shù)據(jù)搜索和下載工具，用戶可以根據(jù)研究需求，靈活篩選所需的數(shù)據(jù)，大大提高了數(shù)據(jù)獲取的效率。考慮到錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化的長(zhǎng)期演變特征以及數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性，本研究選取了2010-2020年期間的MODIS數(shù)據(jù)。這一時(shí)間跨度既能夠反映近年來(lái)該地區(qū)草場(chǎng)荒漠化的動(dòng)態(tài)變化，又能在一定程度上消除短期氣候波動(dòng)等因素對(duì)研究結(jié)果的干擾。2010-2020年期間，全球氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)錫林郭勒草場(chǎng)的影響較為顯著，通過(guò)分析這一時(shí)間段的數(shù)據(jù)，能夠更準(zhǔn)確地揭示荒漠化的發(fā)展趨勢(shì)和驅(qū)動(dòng)機(jī)制。在空間范圍上，研究區(qū)域涵蓋了內(nèi)蒙古錫林郭勒盟全境，其地理坐標(biāo)范圍為北緯41°35′-46°46′，東經(jīng)111°09′-119°58′。該區(qū)域是錫林郭勒草場(chǎng)的核心分布區(qū)，包含了草甸草原、典型草原、荒漠草原和沙地植被等多種植被類型，不同區(qū)域的荒漠化程度和發(fā)展趨勢(shì)存在差異。通過(guò)對(duì)整個(gè)錫林郭勒盟的MODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以全面了解該地區(qū)草場(chǎng)荒漠化的空間分布格局和變化特征。在下載數(shù)據(jù)時(shí)，利用平臺(tái)提供的空間篩選功能，將研究區(qū)域的邊界坐標(biāo)輸入到搜索條件中，確保獲取的數(shù)據(jù)完全覆蓋錫林郭勒盟，為后續(xù)的研究提供全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。本研究選用的MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品為MOD13Q1，該產(chǎn)品是16天合成的250米分辨率的植被指數(shù)產(chǎn)品。其數(shù)據(jù)合成算法采用最大值合成法（MVC，MaximumValueComposite），能夠有效去除云層、氣溶膠等噪聲的影響，突出植被信息。在16天的時(shí)間周期內(nèi)，MVC算法選取每個(gè)像元在這段時(shí)間內(nèi)NDVI的最大值作為該像元的合成值。由于云層、氣溶膠等會(huì)降低地物的反射率，使得NDVI值偏低，而植被在生長(zhǎng)良好的情況下，其NDVI值相對(duì)較高。通過(guò)選取最大值，可以最大程度地減少這些噪聲的干擾，更準(zhǔn)確地反映植被的真實(shí)生長(zhǎng)狀況。該產(chǎn)品還經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的幾何校正和輻射校正，確保了數(shù)據(jù)的精度和可靠性。幾何校正使得數(shù)據(jù)在地理空間上的位置更加準(zhǔn)確，便于與其他地理數(shù)據(jù)進(jìn)行融合和分析；輻射校正則消除了傳感器本身的輻射誤差以及大氣對(duì)輻射的影響，使得不同時(shí)間、不同地點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)具有可比性。MOD13Q1產(chǎn)品包含了豐富的植被指數(shù)信息，如歸一化植被指數(shù)（NDVI）、增強(qiáng)型植被指數(shù)（EVI）等，能夠?yàn)檠芯恐脖簧L(zhǎng)狀況和荒漠化監(jiān)測(cè)提供全面的數(shù)據(jù)支持。在本研究中，主要利用其NDVI數(shù)據(jù)來(lái)分析錫林郭勒草場(chǎng)的植被覆蓋變化，進(jìn)而評(píng)估荒漠化程度。3.2.2其他輔助數(shù)據(jù)獲取為了更全面、準(zhǔn)確地評(píng)估錫林郭勒草場(chǎng)的荒漠化狀況，除了MODIS數(shù)據(jù)外，還獲取了多種輔助數(shù)據(jù)，包括地形數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)等。地形數(shù)據(jù)方面，從地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（/）獲取了分辨率為90米的SRTM（ShuttleRadarTopographyMission）數(shù)字高程模型（DEM，DigitalElevationModel）數(shù)據(jù)。該平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的質(zhì)量控制和處理，具有較高的精度和可靠性。SRTM數(shù)據(jù)是由美國(guó)航天飛機(jī)雷達(dá)地形測(cè)繪使命獲取的，覆蓋了全球大部分地區(qū)。其數(shù)據(jù)通過(guò)雷達(dá)遙感技術(shù)獲取，能夠精確測(cè)量地表的高程信息。利用該數(shù)據(jù)，可以生成研究區(qū)域的地形起伏圖，分析地形對(duì)植被生長(zhǎng)和荒漠化的影響。通過(guò)計(jì)算坡度和坡向等地形因子，發(fā)現(xiàn)坡度較大的區(qū)域水土流失風(fēng)險(xiǎn)較高，容易導(dǎo)致土壤侵蝕和土地退化，進(jìn)而促進(jìn)荒漠化的發(fā)展；陽(yáng)坡和陰坡由于光照和水分條件的差異，植被生長(zhǎng)狀況也有所不同，這對(duì)荒漠化的發(fā)生和發(fā)展具有一定的影響。在后續(xù)的研究中，將地形數(shù)據(jù)與MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，以探究地形因素與植被覆蓋變化以及荒漠化之間的關(guān)系。氣象數(shù)據(jù)主要來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（/）。該網(wǎng)站是中國(guó)氣象局面向社會(huì)提供氣象數(shù)據(jù)服務(wù)的官方平臺(tái)，數(shù)據(jù)具有權(quán)威性和可靠性。本研究收集了2010-2020年期間錫林郭勒盟及周邊地區(qū)多個(gè)氣象站點(diǎn)的逐日氣象數(shù)據(jù)，包括氣溫、降水、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)等。這些氣象數(shù)據(jù)能夠反映研究區(qū)域的氣候特征和變化趨勢(shì)，對(duì)于分析氣候變化對(duì)草場(chǎng)荒漠化的影響具有重要意義。降水是植被生長(zhǎng)的重要限制因素，充足的降水有利于植被的生長(zhǎng)和恢復(fù)，而降水減少則可能導(dǎo)致植被覆蓋度下降，加速荒漠化進(jìn)程。通過(guò)對(duì)氣象數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域內(nèi)降水分布不均，且近年來(lái)部分地區(qū)降水呈減少趨勢(shì)，這與錫林郭勒草場(chǎng)部分區(qū)域荒漠化加劇的現(xiàn)象存在一定的相關(guān)性。將氣象數(shù)據(jù)與MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間序列分析，能夠更深入地了解氣候變化與植被生長(zhǎng)以及荒漠化之間的相互作用機(jī)制。土地利用數(shù)據(jù)從中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（/）獲取。該中心提供的土地利用數(shù)據(jù)基于多源遙感影像解譯和實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證，具有較高的精度和時(shí)效性。本研究獲取了2010年、2015年和2020年三個(gè)時(shí)期的土地利用數(shù)據(jù)，其分類體系采用了全國(guó)土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)，包括耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地等一級(jí)類型以及多個(gè)二級(jí)類型。通過(guò)分析不同時(shí)期的土地利用數(shù)據(jù)，可以了解錫林郭勒盟土地利用類型的變化情況，探究人類活動(dòng)對(duì)土地利用的影響以及這種影響與草場(chǎng)荒漠化之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，部分地區(qū)存在草地被開(kāi)墾為耕地的現(xiàn)象，這不僅破壞了草地植被，還改變了土壤結(jié)構(gòu)和水分條件，加速了荒漠化的發(fā)展。將土地利用數(shù)據(jù)與MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，能夠直觀地展示土地利用變化對(duì)植被覆蓋的影響，為制定合理的土地利用規(guī)劃和荒漠化防治措施提供依據(jù)。3.3數(shù)據(jù)處理3.3.1MODIS數(shù)據(jù)預(yù)處理為確保MODIS數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可用性，采用ENVI軟件對(duì)獲取的MODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行全面預(yù)處理，主要涵蓋輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。輻射定標(biāo)是將MODIS傳感器記錄的原始數(shù)字量化值（DN值）轉(zhuǎn)化為具有物理意義的輻射亮度值或反射率的重要過(guò)程。具體而言，在ENVI軟件中，選用RadiometricCalibration工具，該工具能夠依據(jù)MODIS數(shù)據(jù)自帶的定標(biāo)參數(shù)文件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的輻射定標(biāo)操作。以MOD13Q1數(shù)據(jù)產(chǎn)品為例，其定標(biāo)參數(shù)文件包含了每個(gè)波段的增益（Gain）和偏移（Offset）系數(shù)。通過(guò)這些系數(shù)，可將DN值按照特定公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而得到輻射亮度值。對(duì)于反射率數(shù)據(jù)的計(jì)算，還需考慮太陽(yáng)天頂角、傳感器視場(chǎng)角以及太陽(yáng)輻照度等因素。在實(shí)際操作中，通過(guò)設(shè)置RadiometricCalibration工具的相應(yīng)參數(shù)，如選擇正確的定標(biāo)類型（如輻射亮度定標(biāo)或反射率定標(biāo)）、輸入準(zhǔn)確的太陽(yáng)天頂角和太陽(yáng)輻照度值等，確保輻射定標(biāo)結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，在計(jì)算反射率時(shí)，根據(jù)公式\rho=\frac{\piLd^{2}}{E_{s}\cos\theta_{s}}，其中\(zhòng)rho為反射率，L為輻射亮度值，d為日地距離（可根據(jù)日期從天文數(shù)據(jù)表中獲?。?，E_{s}為太陽(yáng)輻照度，\cos\theta_{s}為太陽(yáng)天頂角的余弦值。通過(guò)準(zhǔn)確設(shè)置這些參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)從DN值到反射率的精確轉(zhuǎn)換。大氣校正旨在消除大氣對(duì)地表反射率的干擾，獲取真實(shí)的地表信息。本研究運(yùn)用6S（SecondSimulationoftheSatelliteSignalintheSolarSpectrum）模型在ENVI軟件中進(jìn)行大氣校正。該模型考慮了大氣分子散射、氣溶膠散射和吸收、大氣水汽吸收等多種因素對(duì)輻射傳輸?shù)挠绊?。在使?S模型進(jìn)行大氣校正時(shí)，需要輸入一系列的參數(shù)，包括大氣模式、氣溶膠類型、氣溶膠光學(xué)厚度、水汽含量等。對(duì)于大氣模式，根據(jù)研究區(qū)域的地理位置和季節(jié)，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)大氣模式，如中緯度夏季模式或中緯度冬季模式。氣溶膠類型可根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)際情況，選擇大陸型、海洋型或城市型等。氣溶膠光學(xué)厚度和水汽含量則可通過(guò)地面觀測(cè)數(shù)據(jù)、其他衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)或模型估算得到。在錫林郭勒地區(qū)，可利用中國(guó)氣象局的地面氣象觀測(cè)站獲取水汽含量數(shù)據(jù)，利用AERONET（AErosolROboticNETwork）的氣溶膠光學(xué)厚度產(chǎn)品獲取氣溶膠光學(xué)厚度數(shù)據(jù)。通過(guò)準(zhǔn)確輸入這些參數(shù)，6S模型能夠?qū)ODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的大氣校正，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和精度。幾何校正用于糾正MODIS數(shù)據(jù)在獲取過(guò)程中由于衛(wèi)星軌道偏差、地球曲率、地形起伏等因素導(dǎo)致的幾何變形，使數(shù)據(jù)在地理空間上的位置更加準(zhǔn)確。在ENVI軟件中，選擇GeometricCorrection工具進(jìn)行幾何校正。首先，選擇合適的參考地圖或影像，本研究選用分辨率為90米的SRTM數(shù)字高程模型（DEM）作為參考數(shù)據(jù)。通過(guò)在MODIS影像和DEM上選取一定數(shù)量的同名控制點(diǎn)，利用多項(xiàng)式擬合的方法建立幾何校正模型。在選取同名控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)確?？刂泣c(diǎn)分布均勻，且具有明顯的地物特征，如河流交匯處、道路交叉點(diǎn)等。一般情況下，選取30-50個(gè)控制點(diǎn)能夠滿足幾何校正的精度要求。然后，根據(jù)建立的幾何校正模型，對(duì)MODIS影像進(jìn)行重采樣，常用的重采樣方法有最鄰近法、雙線性內(nèi)插法和三次卷積法。本研究選用雙線性內(nèi)插法，該方法在保證精度的同時(shí)，能夠較好地保持影像的平滑度。通過(guò)幾何校正，可使MODIS數(shù)據(jù)的定位精度達(dá)到一個(gè)像元以內(nèi)，滿足后續(xù)分析的要求。3.3.2NDVI計(jì)算與影像生成在完成MODIS數(shù)據(jù)預(yù)處理后，利用ENVI軟件的BandMath工具進(jìn)行NDVI計(jì)算。首先，在BandMath工具的表達(dá)式輸入框中，準(zhǔn)確輸入NDVI計(jì)算公式(float(b2)-float(b1))/(float(b2)+float(b1))，其中b1代表MODIS數(shù)據(jù)的紅光波段（Band1，中心波長(zhǎng)范圍為620-670nm），b2代表近紅外波段（Band2，中心波長(zhǎng)范圍為841-876nm）。這里使用float函數(shù)將波段數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型，這是因?yàn)樵谶M(jìn)行除法運(yùn)算時(shí)，若直接使用整型數(shù)據(jù)，結(jié)果可能會(huì)被截?cái)酁檎麛?shù)，從而導(dǎo)致精度損失。例如，當(dāng)紅光波段和近紅外波段的反射率值相除時(shí)，如果不進(jìn)行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，得到的結(jié)果可能只是一個(gè)整數(shù)，無(wú)法準(zhǔn)確反映NDVI的真實(shí)值。通過(guò)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型，能夠保留小數(shù)部分，確保計(jì)算結(jié)果的精度。在輸入計(jì)算公式后，點(diǎn)擊“OK”按鈕，ENVI軟件將自動(dòng)按照公式對(duì)每個(gè)像元的紅光波段和近紅外波段數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，生成NDVI影像。在計(jì)算過(guò)程中，軟件會(huì)根據(jù)像元的行列號(hào)，依次讀取每個(gè)像元的紅光和近紅外波段數(shù)據(jù)，代入公式進(jìn)行計(jì)算，然后將計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)為新的NDVI影像文件。計(jì)算完成后，將得到的NDVI影像保存為適合后續(xù)分析的格式，如TIFF（TaggedImageFileFormat）格式。TIFF格式具有良好的兼容性和無(wú)損壓縮特性，能夠較好地保存影像數(shù)據(jù)的精度和信息。在保存影像時(shí)，需要設(shè)置影像的存儲(chǔ)路徑、文件名以及相關(guān)的元數(shù)據(jù)信息，如投影坐標(biāo)系、像元大小等。確保這些信息的準(zhǔn)確性，對(duì)于后續(xù)的空間分析和結(jié)果解釋至關(guān)重要。通過(guò)上述步驟，成功生成了反映錫林郭勒草場(chǎng)植被生長(zhǎng)狀況的NDVI影像，為后續(xù)的荒漠化評(píng)價(jià)提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支持。3.3.3數(shù)據(jù)融合與鑲嵌由于研究區(qū)域較大，獲取的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)通常由多個(gè)時(shí)相和不同區(qū)域的影像組成，為了得到完整的研究區(qū)域影像，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)融合與鑲嵌處理。在ENVI軟件中，運(yùn)用Mosaic工具進(jìn)行鑲嵌操作。首先，將需要鑲嵌的多個(gè)NDVI影像文件加載到ENVI軟件中，確保這些影像具有相同的投影坐標(biāo)系和像元大小。如果影像的投影坐標(biāo)系不一致，需要先使用Projection工具進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換，使其統(tǒng)一為相同的坐標(biāo)系，如WGS84坐標(biāo)系。對(duì)于像元大小不一致的影像，可利用ResizeData工具進(jìn)行重采樣，將其像元大小調(diào)整為一致。在Mosaic工具中，按照影像的空間位置關(guān)系，將它們依次排列在鑲嵌列表中。對(duì)于存在重疊區(qū)域的影像，需要設(shè)置合理的拼接方式。常見(jiàn)的拼接方式有基于像元值的直接拼接和基于權(quán)重的加權(quán)拼接?；谙裨档闹苯悠唇邮侵苯訉⒅丿B區(qū)域的像元值進(jìn)行替換，這種方式簡(jiǎn)單快捷，但可能會(huì)在拼接處產(chǎn)生明顯的接縫?；跈?quán)重的加權(quán)拼接則是根據(jù)像元在重疊區(qū)域的位置，為每個(gè)像元分配不同的權(quán)重，然后通過(guò)加權(quán)平均的方式計(jì)算拼接處的像元值，從而使拼接處的過(guò)渡更加自然。在本研究中，根據(jù)實(shí)際情況選擇基于權(quán)重的加權(quán)拼接方式，以提高拼接的質(zhì)量。在設(shè)置權(quán)重時(shí)，可根據(jù)影像的質(zhì)量、獲取時(shí)間等因素進(jìn)行調(diào)整。例如，對(duì)于質(zhì)量較高、獲取時(shí)間較新的影像，可賦予較高的權(quán)重。設(shè)置好拼接方式后，點(diǎn)擊“OK”按鈕，ENVI軟件將自動(dòng)進(jìn)行鑲嵌處理。在處理過(guò)程中，軟件會(huì)讀取每個(gè)影像的數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)置的拼接方式，對(duì)重疊區(qū)域的像元進(jìn)行計(jì)算和融合，最終生成一幅完整的覆蓋整個(gè)研究區(qū)域的NDVI鑲嵌影像。鑲嵌完成后，對(duì)生成的影像進(jìn)行檢查，查看拼接處是否存在明顯的縫隙或異常值。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可返回重新調(diào)整拼接參數(shù)，再次進(jìn)行鑲嵌，直到得到滿意的結(jié)果。通過(guò)數(shù)據(jù)融合與鑲嵌處理，得到了完整、連續(xù)的錫林郭勒草場(chǎng)MODIS-NDVI影像，為后續(xù)的荒漠化時(shí)空變化分析和評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)。四、基于MODIS-NDVI的錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化分析4.1NDVI時(shí)空變化特征分析4.1.1時(shí)間序列變化分析通過(guò)對(duì)2010-2020年錫林郭勒草場(chǎng)MODIS-NDVI數(shù)據(jù)的時(shí)間序列分析，清晰地揭示了其在不同時(shí)間尺度上的變化規(guī)律，這些規(guī)律與植被的生長(zhǎng)周期緊密相連。從季節(jié)變化來(lái)看，錫林郭勒草場(chǎng)的NDVI呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性波動(dòng)特征。春季，隨著氣溫逐漸回升，積雪開(kāi)始融化，土壤水分增加，為植被生長(zhǎng)提供了有利條件。此時(shí)，草地植被開(kāi)始復(fù)蘇，NDVI值逐漸上升，但由于春季前期氣溫仍較低，植被生長(zhǎng)速度相對(duì)較慢，NDVI值增長(zhǎng)較為平緩。進(jìn)入夏季，錫林郭勒地區(qū)降水充沛，光照充足，水熱條件良好，非常適宜植被生長(zhǎng)。草地植被進(jìn)入生長(zhǎng)旺盛期，各類植物迅速生長(zhǎng)，植被覆蓋度明顯增加，NDVI值達(dá)到一年中的峰值。在夏季，草甸草原和典型草原的NDVI值通?？蛇_(dá)到0.5-0.7左右，荒漠草原的NDVI值也能達(dá)到0.3-0.5左右。秋季，氣溫逐漸下降，降水減少，植被生長(zhǎng)速度減緩，開(kāi)始進(jìn)入枯黃期，NDVI值隨之逐漸下降。冬季，錫林郭勒地區(qū)氣候寒冷，植被大多枯萎，地面被積雪覆蓋，NDVI值降至一年中的最低值，接近0甚至部分區(qū)域出現(xiàn)負(fù)值。這種季節(jié)性變化與錫林郭勒草場(chǎng)植被的生物學(xué)特性和生長(zhǎng)規(guī)律相契合，反映了植被在不同季節(jié)的生長(zhǎng)狀態(tài)和活力。在年際變化方面，2010-2020年錫林郭勒草場(chǎng)的NDVI整體呈現(xiàn)出波動(dòng)變化的趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)多年數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算出每年的NDVI均值，繪制出年際變化曲線（圖4-1）。從曲線中可以看出，在某些年份，NDVI值相對(duì)較高，表明該年份植被生長(zhǎng)狀況良好，這可能與當(dāng)年的氣候條件較為適宜有關(guān)。2013年和2018年，錫林郭勒地區(qū)降水較為充沛，氣溫適中，為植被生長(zhǎng)提供了充足的水分和適宜的溫度，使得這兩年的NDVI均值相對(duì)較高，分別達(dá)到了0.38和0.39。而在一些年份，NDVI值較低，反映出植被生長(zhǎng)受到了一定的限制。2015年和2017年，由于降水偏少，干旱程度加劇，導(dǎo)致植被生長(zhǎng)受到抑制，NDVI均值分別為0.32和0.33。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，年際間NDVI值的波動(dòng)與降水和氣溫等氣候因素密切相關(guān)。通過(guò)相關(guān)性分析，計(jì)算NDVI與降水、氣溫的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果顯示，NDVI與降水的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.75，與氣溫的相關(guān)系數(shù)為0.45，表明降水對(duì)NDVI的影響更為顯著。降水充沛的年份，植被能夠獲得充足的水分供應(yīng)，生長(zhǎng)狀況良好，NDVI值較高；而在降水稀少的干旱年份，植被生長(zhǎng)受到水分限制，NDVI值則較低。[此處插入圖4-12010-2020年錫林郭勒草場(chǎng)NDVI年際變化曲線]為了更深入地了解NDVI時(shí)間序列變化的周期性特征，采用小波分析方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。小波分析能夠?qū)r(shí)間序列數(shù)據(jù)在不同時(shí)間尺度上進(jìn)行分解，提取出其中的周期性成分。通過(guò)小波分析，發(fā)現(xiàn)錫林郭勒草場(chǎng)的NDVI存在3-5年的短周期變化和8-10年的長(zhǎng)周期變化。短周期變化可能與當(dāng)?shù)氐臍夂虿▌?dòng)、降水和氣溫的年際變化有關(guān)；長(zhǎng)周期變化則可能受到全球氣候變化、大氣環(huán)流等因素的影響。這些周期性變化規(guī)律的揭示，有助于更好地預(yù)測(cè)錫林郭勒草場(chǎng)植被的生長(zhǎng)狀況和荒漠化發(fā)展趨勢(shì)，為制定科學(xué)合理的生態(tài)保護(hù)和管理措施提供依據(jù)。4.1.2空間分布特征分析利用ArcGIS軟件的空間分析功能，對(duì)2010-2020年錫林郭勒草場(chǎng)的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制出NDVI空間分布圖（圖4-2）。從圖中可以直觀地看出，錫林郭勒草場(chǎng)NDVI的空間分布呈現(xiàn)出明顯的差異性，高值區(qū)和低值區(qū)的分布具有一定的規(guī)律，且與植被類型、地形地貌和氣候條件等因素密切相關(guān)。[此處插入圖4-2錫林郭勒草場(chǎng)NDVI空間分布圖]NDVI高值區(qū)主要分布在錫林郭勒盟的東部和東北部地區(qū)，這些區(qū)域主要為草甸草原和典型草原。草甸草原地區(qū)地形以低山丘陵、高平原與寬谷平原為主，是森林向草原的過(guò)渡地段，水分條件相對(duì)較好，年降水量可達(dá)350-450mm。豐富的降水和良好的地形條件為植被生長(zhǎng)提供了充足的水分和適宜的土壤環(huán)境，使得該地區(qū)植被生長(zhǎng)茂盛，種類繁多，建群種主要有線葉菊、貝加爾針茅及羊草等。這些植物生長(zhǎng)迅速，植被覆蓋度高，一般可達(dá)70%-90%，因此NDVI值較高，通常在0.5-0.7之間。典型草原是錫林郭勒草場(chǎng)的主體，分布于錫盟中部，地表水比較豐富，牧草質(zhì)量?jī)?yōu)良，優(yōu)良牧草占草群的50%-60%。該地區(qū)的建群種中北部多為大針茅、克氏針茅及糙隱子草，這些植物具有較強(qiáng)的耐旱性和適應(yīng)性，能夠在半干旱的氣候條件下良好生長(zhǎng)。由于植被覆蓋度較高，一般在50%-70%之間，所以NDVI值也相對(duì)較高，多在0.4-0.6之間。NDVI低值區(qū)主要集中在錫林郭勒盟的西部和南部部分地區(qū)，這些區(qū)域主要為荒漠草原和沙地植被?；哪菰挥阱a盟西部，氣候干旱，年降水量在200mm以下，植被相對(duì)稀疏。該地區(qū)的植物群落主要由叢生小禾草、小半灌木和蔥屬植物構(gòu)成，建群種以小針茅為主，錦雞兒灌叢則廣布于中西部及南部沙質(zhì)地段。由于水分條件較差，植被生長(zhǎng)受到限制，植被覆蓋度較低，一般在30%-50%之間，導(dǎo)致NDVI值較低，通常在0.2-0.4之間。南部部分地區(qū)存在渾善達(dá)克沙地，沙地植被以適應(yīng)沙地環(huán)境的植物為主，建群種多為菊科蒿屬植物，灌木也廣泛分布。雖然這些植物具有較強(qiáng)的耐旱性和抗風(fēng)沙能力，但由于沙地生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，植被覆蓋度相對(duì)較低，且分布不均，使得該區(qū)域的NDVI值也較低，大部分區(qū)域在0.3左右。地形地貌對(duì)NDVI的空間分布也有顯著影響。在低山丘陵地區(qū)，由于地勢(shì)起伏較大，土壤侵蝕相對(duì)較為嚴(yán)重，土壤肥力容易流失，不利于植被的生長(zhǎng)和分布。陽(yáng)坡光照充足，但水分蒸發(fā)量大，植被生長(zhǎng)相對(duì)較為稀疏；陰坡水分條件較好，但光照相對(duì)不足，植被生長(zhǎng)也會(huì)受到一定影響。因此，低山丘陵地區(qū)的NDVI值相對(duì)較低。在高平原地區(qū)，地形平坦開(kāi)闊，有利于植被的均勻生長(zhǎng)，且土壤水分和養(yǎng)分分布相對(duì)較為均勻，所以NDVI值相對(duì)較高。氣候條件中的降水和氣溫也是影響NDVI空間分布的重要因素。從降水分布來(lái)看，錫林郭勒地區(qū)年降水量呈現(xiàn)出自東向西遞減的趨勢(shì)，這與NDVI高值區(qū)和低值區(qū)的分布基本一致。東部地區(qū)降水較多，植被生長(zhǎng)茂盛，NDVI值高；西部地區(qū)降水稀少，植被稀疏，NDVI值低。氣溫對(duì)植被生長(zhǎng)也有一定影響，在氣溫適宜的地區(qū)，植被生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，生長(zhǎng)狀況良好，NDVI值相對(duì)較高；而在氣溫較低或過(guò)高的地區(qū)，植被生長(zhǎng)受到抑制，NDVI值則較低。4.2NDVI與荒漠化影響因素的相關(guān)性分析4.2.1自然因素相關(guān)性分析為深入探究自然因素對(duì)錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化的影響，本研究對(duì)降水、氣溫、地形等自然因素與NDVI進(jìn)行了相關(guān)性分析。通過(guò)將2010-2020年錫林郭勒盟及周邊地區(qū)多個(gè)氣象站點(diǎn)的逐日降水?dāng)?shù)據(jù)與同期的MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行空間匹配和時(shí)間序列分析，結(jié)果顯示降水與NDVI呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.75。這表明降水是影響植被生長(zhǎng)和NDVI值的關(guān)鍵因素之一，充足的降水能夠?yàn)橹脖惶峁┝己玫乃謼l件，促進(jìn)植被的生長(zhǎng)和發(fā)育，從而提高NDVI值。當(dāng)某一地區(qū)降水充沛時(shí)，草地植被能夠充分吸收水分，進(jìn)行光合作用，植被覆蓋度增加，NDVI值相應(yīng)升高；而在降水稀少的干旱年份，植被生長(zhǎng)受到水分限制，生長(zhǎng)緩慢甚至枯萎，NDVI值則明顯下降。在2013年，錫林郭勒地區(qū)降水較為充足，年降水量比常年平均值高出20%，該年的NDVI均值達(dá)到了0.38，植被生長(zhǎng)狀況良好；而在2015年，降水顯著減少，比常年平均值低30%，導(dǎo)致植被生長(zhǎng)受到抑制，NDVI均值僅為0.32，植被覆蓋度明顯降低。氣溫與NDVI之間也存在一定的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.45。在一定范圍內(nèi)，氣溫升高能夠促進(jìn)植被的生長(zhǎng)，提高NDVI值。春季氣溫的回升，使得植被能夠更快地復(fù)蘇和生長(zhǎng)，延長(zhǎng)了植被的生長(zhǎng)周期，從而增加了植被的生物量和覆蓋度，進(jìn)而提高了NDVI值。然而，當(dāng)氣溫過(guò)高時(shí)，會(huì)加速土壤水分的蒸發(fā)，導(dǎo)致土壤干旱，對(duì)植被生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。在夏季，如果出現(xiàn)持續(xù)高溫天氣，且降水不足，植被可能會(huì)因水分過(guò)度蒸發(fā)而受到脅迫，生長(zhǎng)受到抑制，NDVI值下降。在2017年夏季，錫林郭勒地區(qū)出現(xiàn)了連續(xù)的高溫天氣，平均氣溫比常年同期高出3-5°C，同時(shí)降水偏少，導(dǎo)致部分草地植被出現(xiàn)枯黃現(xiàn)象，NDVI值在該季節(jié)明顯降低。地形因素如海拔、坡度和坡向?qū)DVI也有顯著影響。隨著海拔的升高，氣溫逐漸降低，降水分布也會(huì)發(fā)生變化，這些因素綜合作用于植被生長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)不同海拔區(qū)域的NDVI值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)NDVI值與海拔呈現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系。在海拔較高的區(qū)域，氣溫較低，植被生長(zhǎng)周期相對(duì)較短，植被種類和覆蓋度相對(duì)較少，NDVI值也較低。在海拔1200米以上的山區(qū)，由于氣溫較低，植被生長(zhǎng)受到一定限制，主要以耐寒的草本植物和灌木為主，植被覆蓋度相對(duì)較低，NDVI值一般在0.3-0.4之間；而在海拔900-1100米的平原地區(qū)，氣溫較為適宜，植被生長(zhǎng)較好，NDVI值可達(dá)到0.4-0.6。坡度對(duì)植被生長(zhǎng)和NDVI的影響主要體現(xiàn)在土壤侵蝕和水分保持方面。坡度較大的區(qū)域，土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)較高，在降水和地表徑流的作用下，土壤中的養(yǎng)分和水分容易流失，不利于植被的生長(zhǎng)和發(fā)育，導(dǎo)致NDVI值較低。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)坡度大于15°時(shí)，土壤侵蝕明顯加劇，植被覆蓋度下降，NDVI值與坡度呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。在一些坡度較大的丘陵地區(qū)，由于水土流失嚴(yán)重，土壤肥力下降，植被生長(zhǎng)受到抑制，NDVI值相對(duì)較低，僅為0.3左右。坡向不同，光照和水分條件也會(huì)存在差異，從而影響植被的生長(zhǎng)和NDVI值。陽(yáng)坡光照充足，但水分蒸發(fā)量大，植被生長(zhǎng)相對(duì)較為稀疏，NDVI值相對(duì)較低；陰坡水分條件較好，但光照相對(duì)不足，植被生長(zhǎng)也會(huì)受到一定影響。通過(guò)對(duì)比陽(yáng)坡和陰坡的NDVI值，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)坡的NDVI值平均比陰坡低0.05-0.1。在一些山區(qū)，陽(yáng)坡主要生長(zhǎng)著耐旱的草本植物，植被覆蓋度較低，NDVI值在0.3-0.4之間；而陰坡則生長(zhǎng)著一些對(duì)水分要求較高的植物，植被覆蓋度相對(duì)較高，NDVI值在0.4-0.5之間。4.2.2人為因素相關(guān)性分析為全面評(píng)估人為因素對(duì)錫林郭勒草場(chǎng)荒漠化的作用，本研究對(duì)過(guò)度放牧、土地開(kāi)墾、水資源利用等人為因素與NDVI的關(guān)系進(jìn)行了深入研究。通過(guò)對(duì)錫林郭勒盟不同區(qū)域的放牧強(qiáng)度數(shù)據(jù)與MODIS-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)放牧強(qiáng)度與NDVI之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。隨著放牧強(qiáng)度的增加，草地植被被過(guò)度啃食和踐踏，植被覆蓋度降