利用模型估算NPP已成为一种重要且被广泛接受的研究方法。NPP估算模型主要包括气候生产潜力模型(如Miami、Thornthwaite Memorial和Chikugo)、生态过程模型(如BEPS、TEM、Forest-BGC和BIOME-BGC)、光能利用率模型(如GLO-PEM、CASA和C-FIX)。三种模型各有优缺点,总体上看,气候生产潜力模型比较简单,在资料欠缺和技术落后的情况下,它的应用比较广泛。生态过程模型仍是当前陆地NPP估算研究的主要手段,而区域尺度转换则是它所面临的关键问题[3]。近年来,随着遥感技术的发展,光能利用率模型已成为NPP估算的一种全新手段,它利用遥感所获得的全覆盖数据,使区域及全球尺度的NPP估算成为可能,但其生态学机理还有待于进一步研究[4]。
近年来关于中国陆地植被净初级生产力时空特征分布的研究工作陆续展开,研究的方法主要采用静态统计模型[5]或改进的光能利用率模型[6]以及过程机理模型[7]来估算我国陆地各种植被的净初级生产力,并且讨论了各种气候要素对于我国陆地植被净初级生产力的影响作用。利用光能利用率模型估算植被NPP有明显的优势,因此已成为NPP估算模型的主要发展方向之一[8]。
在前人研究的基础上,本文基于MOD17A3数据,结合GIS和ENVI相关理论与方法,定量分析2000-2010年江苏省生态价值的时空变化特征,探索其变化趋势及原因,从而为该区域生态系统评价、生态环境保护、国土资源开发建设、自然资源管理以及社会经济发展战略制定提供科学依据。
2 研究区域与数据处理
2。1 研究区概况论文网
江苏省地处中国大陆东部沿海地区中部,长江、淮河下游,介于东经116°21′~121°54′,北纬30°46′~35°08′之间。东濒黄海,北接山东,西连安徽,东南与上海、浙江接壤,是长江三角洲地区的重要组成部分,面积10。72万平方公里,占中国的1。12%。江苏橫有长江穿省而过、纵有京杭大运河贯穿南北,全省共1个副省级市、12个地级市、21个县级市、21个县、6个市辖区。人均国土面积在中国各省中最少。以平原为主,平原面积达7万多平方公里,占江苏面积的70%以上,比例居中国各省首位。
图1 江苏省行政区划图
截止2016年,江苏常住人口达7998。6万人,居中国第五位。江苏13市GDP全部进入中国前100名,人均GDP达95259元人民币,高居中国各省首位。江苏省的产业结构持续优化,高新技术产业发展较快等因素促进着江苏省的经济强度持续上升,但江苏省自然资源相对匮乏,全省人均占有土地仅为全国平均水平的6。7%,林地仅为5。8%,水资源量仅为15%。因高强度的开发,严重的破坏和冲击了自然生态,环境污染和生态破坏问题日益突出,与经济发展的矛盾不断加剧,严重的阻碍了生态经济的可持续发展。因此,努力寻找一条环境与经济社会协调发展的道路,已成为江苏省经济进一步腾飞和社会发展持续进步的迫切需要。基于此背景,研究江苏省的生态价值时空格局就具有重要的实践指导意义。
2。2 数据来源与预处理
本文所用的2001-2010年江苏省MOD17A3遥感数据来源于美国国家航空航天局网站(https://lads-web。nascom。nasa。gov/data/search。ht ml),空间分辨率为1km×1km。该数据利用是基于MODIS/TERRA卫星遥感参数,通过BIOME-BGC模型与光能利用率模型模拟得到陆地生态系统NPP。由于江苏省的数据分布在两个区划之间,利用MRT对数据进行拼接,并重投影为适合研究区域的横轴墨卡托投影(Universal Transverse Mercator Projection)。根据MOD17A3数据产品说明(https://lpdaac。usgs。gov/products/modis_products_table/mod17a3),其有效值为0-65500,该范围以外的都是无效值。由于MOD17A3的数据处于有效值范围内,所以不必处理。若不在有效值范围内,利用ENVI5。1软件中波段运算工具(Bath math)进行有效值提取。然后,在ArcGIS10。2中利用江苏省矢量文件对拼接和裁剪好的TIF文件进行掩膜提取,得到2001-2010年江苏省NPP数据。