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绿洲是在稳定的水源条件下,摆脱荒漠、半荒漠地区干旱气候大背景的制约,形成和发育起来的一种隐域性景观,它在区域经济发展中发挥着举足轻重的作用。然而,绿洲的生存和发展对水资源的绝对和单一的依赖性,注定了绿洲生态系统的脆弱性,水资源的减少或不合理利用很容易导致绿洲生态系统的退化(荒漠化),从而危及绿洲的稳定和生态、经济安全。 本文以在我国干旱地区具典型代表性的甘肃民勤绿洲的退化为例,以高分辨率的TM影像数据和绿洲的长期定位观测数据为基础,采用遥感影像处理与定量分析和模拟相结合的方法,系统研究了绿洲荒漠化的植被覆盖变化过程与驱动机制,以及绿洲荒漠化的遥感评价方法。 对4种不同的植被指数的研究表明,归一化植被指数(NDVI)探测低盖度植被的能力最强,全球环境指数(DEMI)消除土壤背景影响的效果最好,综合考虑荒漠绿洲区植被的特点及其植被—土壤相互作用的光谱反映特征后认为,NDVI是干旱荒漠绿洲区植被变化度量的首选植被指数,其次是DEMI。 基于NDVI和植被盖度遥感模拟的混合像元模型,提出了TM影像尺度下荒漠绿洲区数字植被盖度模型建立的方法,在此基础上研究了民勤绿洲15年的植被覆盖变化的数量和空间特征,结果显示,中、高盖度植被的面积呈减少的趋势,而农田植被的面积呈逐渐增加的趋势,这导致了绿洲生态环境质量的持续恶化。绿洲景观的破碎化趋势明显,景观的多样性逐步增强,异质性升高,绿洲正向不稳定的方向发展,中、高盖度植被的减少和景观的不断破碎化是绿洲景观不稳定的最重要因素。NDVI、植被盖度与降水和地下水位的变化都成显著的线性或非线性相关,而且与降水的相关程度比与地下水的相关程度高,说明植被对降水的依赖性高,对地下水的依赖程度低,降水对荒漠绿洲植被的时空变化具较强的控制力,不论是天然灌丛还是人工固沙林,现在都不是能依靠绿洲水环境条件存在和发育的稳定植被景观,NDVI、植被盖度与地下水位变化的相关性代表了植被退化的趋势。 以尺度为线索,提出了一种以植被的水分利用效率为主要评价指标的绿洲荒漠化遥感评价方法,该方法一定程度上克服了以往以植被指标为主的评价方法容易受降水波动影响的缺点,在民勤绿洲的荒漠化评价中应用获得了较满意的效果。 民勤绿洲的荒漠化不但体现为荒漠化程度的快速加深,也表现为荒漠化面积的快速发展。开荒、河流地表来水量减少和兴修水库造成的自然水系消失是民勤绿洲荒漠化的三大驱动因素,这三大因素都直接或间接地导致地下水位下降和土壤干旱,最终导致植被的退化,这是民勤绿洲荒漠化的主要过程。