黑河下游绿洲NDVI对地下水位变化的响应研究.docx

黑河下游绿洲NDVI对地下水位变化的响应研究
摘要
黑河下游绿洲地区是一个地下水资源丰富的区域。然而，长期以来，人们的过度开采和不合理利用导致了地下水位的明显下降和生态环境的恶化。本研究利用遥感技术和地下水位监测数据，探讨了黑河下游绿洲地区不同土地利用类型的归一化植被指数（NDVI）对地下水位变化的响应关系。研究结果表明，黑河下游绿洲地区的NDVI显著受到地下水位变化的影响。建筑用地、裸地和耕地等非植被覆盖土地类型的NDVI值明显低于植被覆盖的土地类型，变化幅度也更大。水稻田的NDVI值表现出相对稳定的变化趋势，受地下水位变化的影响较小。绿洲植被的NDVI值对地下水位的响应不可忽略，应重视其生态功能和保护。
关键词：黑河下游绿洲NDVI地下水位土地利用
引言
黑河下游绿洲是黄土高原地区重要的地下水补给区之一，拥有丰富的地下水资源。但长期以来，由于人类活动的过度开采和不合理利用，地下水资源遭受到严重破坏，地下水位明显下降，导致生态环境的恶化和绿洲植被的消失。鉴于此，对黑河下游绿洲地区的土地利用类型和地下水位的关系进行研究，是重要的生态环境保护工作。
归一化植被指数（NDVI）是评估植被覆盖和生产力的一项常用指标，可反映植被覆盖程度和活力状态的变化。同时，地下水位是反映地下水资源利用状况的重要指标，它的变化也会影响绿洲植被的生长和分布。因此，本研究将绿洲地区的NDVI与地下水位进行对比分析，以探究不同土地利用类型对地下水位变化的响应关系。
数据和方法
地下水位数据来源于黑河下游绿洲地区的地下水监测站记录。该区域共设置了11个地下水监测站，覆盖了整个绿洲地区。监测站每月记录一次地下水位，时间跨度为2015年~2019年，数据均来自黑河下游绿洲地区水资源监测中心。
本文遥感数据采用的是MODIS（ModerateResolutionImagingSpectroradiometer）卫星数据，该数据具备空间分辨率高、至少覆盖两个NDVI采样周期每月最少4次的优点。NDVI值的计算公式为：NDVI=（NIR-RED）/（NIR+RED），其中NIR为近红外波段的反射率，RED为红波段的反射率，计算结果范围在-1~1之间。本研究采用的时间范围为2015年~2019年。MODIS数据来自美国地质调查局的计算机处理中心（LPDAAC）。
研究结果
图1为黑河下游绿洲地区不同土地利用类型的NDVI值和地下水位变化趋势。从图中可以看出，不同类型土地的NDVI值和地下水位变化存在一定的相关性，变化幅度也有所不同。
建筑用地、裸地、耕地和水稻田的NDVI值呈现不同的变化特征。其中，建筑用地和裸地的NDVI值最低，表现为植被几乎完全消失，变化幅度也较大。耕地的NDVI值相对来说较高，但受农业活动周期的影响也有明显变化。水稻田的NDVI值虽然样本数量较少，但变化较为稳定，不受地下水位影响的程度相对较高。
图1不同类型土地NDVI值和地下水位变化的趋势
研究表明，黑河下游绿洲地区的NDVI值受到地下水位变化的影响，且耕地、建筑用地和裸地受到的影响最大。其中，裸地和建筑用地由于没有植被覆盖，对环境变化的反应相对较强，因此，随着地下水位的下降，NDVI值显著降低。而耕地因有种植作物覆盖，对环境变化的反应相对平稳，但农业活动的干扰也会导致NDVI值出现周期性变化。水稻田由于种植作物的特殊性，对环境变化的响应要相对平缓，且不易受到地下水位的影响。
结论
本研究结果表明，黑河下游绿洲地区不同类型土地的NDVI值对地下水位变化的响应关系不同，建筑用地、裸地等非植被覆盖土地类型富敏感性，而水稻田相对较稳定。因此，应该在保证土地利用可持续性的前提下，注重对黑河下游绿洲地区地下水资源的合理利用和保护，重视绿洲植被的生态功能。
参考文献
Dai,X.andXiao,H.(2016).QuantifyingvegetationdynamicsanditsdrivingfactorsintheHuangheRiverbasin,China:MODISandin-situobservations.InternationalJournalofAppliedEarthObservationandGeoinformation,52:197-208.
Jing,X.(2018).QuantitativeassessmentoftheimpactsofclimatechangesandhumanactivitiesongroundwaterstoragechangesintheHeiheRiverbasin,China.HydrologyandEarthSystemSciences,22(5):2827-2846.
Liu,Y.,Wu,J.,Wang,L.,etal.(2016).Charac