基于遥感转型期唐山主城区地类变化的NPP响应(2)

2.2 NPP估算模型——CASA模型

2.2.1 CASA模型估算NPP流程

光能利用率模型是目前研究和应用最多的一种NPP遥感反演模型，其中由Potter等1993年建立的CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型是目前使用较多的光能利用率模型[14]。故研究采用CASA模型对研究区NPP进行估算。研究过程中，通过对所需气象数据的加工，得到CASA模型需要的参数，并通过一系列计算，最终反演出研究区NPP值。具体反演流程见图2。

图2 CASA模型反演NPP流程图Fig.2 CASA model inversion NPP flow chart

2.2.2 NPP计算模型

NPP计算采用的CASA模型见式（1）：

式（1）中：NPP(x,t)指 t月份 x 点处 NPP，单位为 g·C·m-2；APAR(x,t)指光合有效辐射量，单位MJ/m2，计算公式如下：

式（2）中 SOL(t)指一年中某（t）月太阳辐射量，单位为 MJ/m2，由于研究区范围较小并处于同一纬度带，研究区每月太阳辐射量基本一致，故研究过取同年同月太阳辐射量均值进行计算；FPAR(x,t)指吸收太阳光辐射率，FPAR(x,t)=(FPAR(x,t)NDVI+FPAR(x,t)SR)/2，其中，FPAR(x,t)NDVI与 FPAR(x,t)SR分别指 NDVI指数与 NDVI比值指数(SR)下的有效吸收率。其中：

式（1）中 ε(x,t)为像元 x 在 t月份的实际光能，单位为 g·c·mJ-1：

其中，f1(x,t)指低温胁迫指数，f2(x,t)指高温胁迫指数，此两者反映的是温度条件，ε(x,t)指水分胁迫系数，反应的是水分条件因子；εmax值参考文献[15]。

式（5）中TNDVI(x)指当NDVI值达到最大时，该月的平均气温；T(x,t)为影像成像日期的平均气温，E(x,t)、EP(x,t)分别表示实际、潜在蒸散量（mm）。

3 结果与分析

3.1 转型期地类变化结果与分析

3.1.1 主城区地类变化

基于ENVI平台，利用分层分类法，分别对3期遥感影像进行土地利用类型提取，并制图，结果见图3和表3。

图3 转型期主城区土地利用类型遥感解译结果图Fig.3 Remote sensing interpretation results of land use types in the main urban area during the transition period

表3 转型期各土地利用类型面积及变化情况表Table3 Table of land use types and changes in various types of land during the transition period其它用地地类 水域23.9面积（km2）1996 2006 2015农用地35.3 52.9 34.1建设用地 人工绿地87.5 8.9 94.0 16.3 104.0 22.4 14.1 2.5 4.0 5.2 4.1 8.30 14.07占比（%）1996 20.89 51.50 5.24 2006 31.17 55.39 9.61 1.47 2.36 2015 20.08 61.25 13.20 3.06 2.41增速（%/年）1996~2006 4.45 0.68 7.56 -7.48 -7.57 2006~2015 -3.55 1.06 3.74 10.8 0.25 1996~

由表3知，建设用地为研究区占地面积最大的用地类型，1996~2015年建设用地面积共增长16.5 km2达到104km2，面积占比增加到61.25%，年均增速为0.94%，表现为稳步增长趋势；农用地变化量最小、增速最低，面积减少1.2 km2、增速为-0.2%/年，面积占比基本维持不变，但1996~2006年间农用地面积增速为48.96%，2006~2015年间增速为-3.55%，说明研究期内农用地受惠农政策影响活动剧烈；人工绿地年均增速最高，达到7.58%/年，其面积在1996~2006年间增加了7.4 km2，2006~2015年间增加了6.1 km2，至研究末期人工绿地面积增加到22.4 km2，面积占比由研究初期的5.24%增长到13.2%；水域与其他用地都保持先减后增的趋势，但整个研究期间二者面积大量减少，较研究初期水域面积减少8.8 km2，其他用地减少19.8 km2，至研究末期水域面积占比为3.06%，其他用地为2.41%。

由图3知，研究期间建设用地以中东部老城区为起始中心，不断向西部、南部和西北方向延伸，至2015年，除人工绿地外其余地类则被迫依附于建设用地的边缘地带；人工绿地增长明显，主要分布在建设用地附近，但其在空间上则呈现出向南湖区域迁移聚集的趋势，研究末期人工绿地与水体的重心已迁移至南湖区域；农用地则表现为“C”字型半包围分布特征，分布在研究区外围边缘地带，环抱于建设用地外围存在。

3.1.2 典型区——南湖区域地类变化

随着南湖生态工程的建设，研究区人工绿地及水域的重心迁移至南湖区域，为了进一步了解改造后南湖区域的生态环境效应，故对南湖区域进行独立研究。采用相同的分类标准与分类方法，对南湖区域5种地类进行解译，结果见图4和表4。

图4 转型期南湖区域土地利用类型遥感解译结果图Fig.4 Remote sensing interpretation results of land use types in the Nanhu area during the transition period

表4 转型期期南湖区域各地类面积及其变化情况汇总表Table4 Summary table of the area and its changes in the Nanhu area during the transition period其它用地年份 水域0.8面积（km2）1996 2006 2015农用地3.2 4.9 1.0建设用地 人工绿地3.7 2.8 3.9 4.0 3.3 6.7 4.4 1.7 0.4 3.8 0.1 29.53 5.37占比（%）1996 21.48 24.83 18.79 2006 32.89 26.17 26.85 11.41 2.68 2015 6.71 22.15 44.97 25.50 0.67增速（%/年）1996~2006 4.83 0.49 3.90 -5.58 -4.54 2006~2015 -7.96 -1.54 6.75 12.35 -7.5 1996~

文章来源：《遥感学报》 网址: http://www.ygxbzz.cn/qikandaodu/2021/0115/480.html