一种植被物候变化趋势评价方法、系统、设备及介质

本发明涉及地理信息，特别是涉及一种植被物候变化趋势评价方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、植被物候是指植被生活史事件受周围环境因子的季节性变化影响而发生相应周期性变化的自然现象，如发芽、展叶、开花、结果和落叶等。植被物候变化不仅可以反映植被生命周期对自然环境变化的响应和适应过程，还能有效表征区域生态系统时空变化的趋势，因此它即是反映植被动态的重要指标，也是受气候变化影响的高度敏感指标。

2、目前，遥感技术为大尺度上了解植被物候在时间趋势和空间格局上的动态变化特征提供有利条件，能够有效监测植被生长中的绿化、枯黄时空推移及其季相变化规律。基于遥感技术获取表征植被动态特征的常用指标包括生长季始期(startofthegrowingseason，sos)、生长季末期(endofthegrowing season，eos)和生长季长度(lengthofthegrowingseason，gsl)。sos用于反映当前年份植被生长光合作用开始、绿叶面积上升到一定阈值的日期；eos用于反映当前年份植被生长光合作用强度接近于0、绿叶面积降低一定阈值的日期；gsl用于反映在当前年份的植被生长从绿化到枯黄的总天数。其中，sos和eos属于时点性指标，为植被生长节点距离当年1月1日的天数；gsl属于时长性指标，为当年植被生长天数的长度，以反映植被物候在一年时间序列上的生长变化情况。以往研究通常将以上三种指标独立应用于地表植被生长状况的定量评估，然而植被生长节点及其与生长季长度的变化相互影响和制约，研究中独立考虑三个指标难以全面反映植被生长的变化趋势。因此，如何全面反映植被生长的变化趋势，成为目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、基于此，本发明实施例提供一种植被物候变化趋势评价方法、系统、设备及介质，以全面评估植被生长的变化趋势。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供了如下方案：

3、一种植被物候变化趋势评价方法，包括：

4、获取目标区域的遥感植被数据和遥感土地利用数据；

5、基于所述遥感植被数据建立目标区域的遥感植被物候生长节点指标数据集；所述遥感植被物候生长节点指标数据集，包括：生长季始期、生长季末期和生长季长度；

6、基于所述遥感土地利用数据提取所述目标区域的城市建成区和各城市建成区的缓冲区，并对于任一城市建成区，根据所述城市建成区和对应的缓冲区构建城乡梯度；所述城市建成区的边缘为城市边界；所述缓冲区为所述城市建成区的周边区域；

7、对于任一城市建成区，计算所述遥感植被物候生长节点指标数据集中的各植被物候生长节点指标在所述城乡梯度上的变化斜率；

8、对于任一城市建成区，根据各植被物候生长节点指标在所述城乡梯度上的变化斜率，确定各植被物候生长节点指标的变化方向和变化强度；所述变化方向和变化强度用于反应所述城市建成区的植被物候变化趋势。

9、可选地，根据各植被物候生长节点指标在所述城乡梯度上的变化斜率，确定各植被物候生长节点指标的变化方向和变化强度，具体包括：

10、当生长季长度在城乡梯度上的变化斜率为正值时，确定生长季长度的变化方向为生长季长度缩短，当生长季长度在城乡梯度上的变化斜率为负值时，确定生长季长度的变化方向为生长季长度延长，并且生长季长度在城乡梯度上的变化斜率的绝对值越大，生长季长度的变化强度越大；

11、当生长季始期在城乡梯度上的变化斜率为正值时，确定生长季始期的变化方向为生长季始期提前，当生长季始期在城乡梯度上的变化斜率为负值时，确定生长季始期的变化方向为生长季始期推迟，并且生长季始期在城乡梯度上的变化斜率的绝对值越大，生长季始期的变化强度越大；

12、当生长季末期在城乡梯度上的变化斜率为正值时，确定生长季末期的变化方向为生长季末期提前，当生长季末期在城乡梯度上的变化斜率为负值时，确定生长季末期的变化方向为生长季末期推迟，并且生长季末期在城乡梯度上的变化斜率的绝对值越大，生长季末期的变化强度越大。

13、可选地，基于所述遥感植被数据建立目标区域的遥感植被物候生长节点指标数据集，具体包括：

14、根据所述遥感植被数据提取植被指数；所述植被指数，包括：叶面积指数、归一化植被指数、增强植被指数和日光诱导叶绿素荧光；

15、根据所述植被指数，采用阈值法、滑动平均法或导数法建立目标区域的遥感植被物候生长节点指标数据集。

16、可选地，基于所述遥感土地利用数据提取所述目标区域的城市建成区和各城市建成区的缓冲区，具体包括：

17、采用设定移动窗口根据所述遥感土地利用数据生成城市建成区覆盖强度；

18、根据所述城市建成区覆盖强度确定所述遥感土地利用数据中的高强度用地；所述高强度用地的城市建成区覆盖强度大于设定强度阈值；

19、在所述高强度用地中，采用设定聚合距离生成初始的城市建成区；

20、将初始的城市建成区中面积小于设定面积值的区域剔除，得到最终的城市建成区；

21、对于任一城市建成区，从城市建成区的边缘向外辐射，得到多个缓冲区。

22、可选地，计算所述遥感植被物候生长节点指标数据集中的各植被物候生长节点指标在所述城乡梯度上的变化斜率，具体包括：

23、对于目标植被物候生长节点指标，采用分区统计工具计算城乡梯度中各个斑块的平均植被物候值；所述平均植被物候值为斑块的目标植被物候生长节点指标对应的像元值的平均值；所述目标植被物候生长节点指标为生长季始期、生长季末期或生长季长度中；所述斑块，包括：城市建成区和缓冲区；

24、根据所述平均植被物候值，计算目标植被物候生长节点指标在所述城乡梯度上的变化斜率。

25、可选地，所述设定移动窗口的空间分辨率为所述遥感植被数据的空间分辨率的两倍；所述设定聚合距离为所述设定移动窗口的空间分辨率的两倍。

26、可选地，在根据各植被物候生长节点指标在所述城乡梯度上的变化斜率，确定各植被物候生长节点指标的变化方向和变化强度之后，还包括：

27、对所有城市建成区对应的各植被物候生长节点指标的变化方向和变化强度进行统计，并将统计结果进行可视化显示。

28、本发明还提供了一种植被物候变化趋势评价系统，包括：

29、数据获取模块，用于获取目标区域的遥感数据；所述遥感数据，包括：遥感植被数据和遥感土地利用数据；

30、指标数据集构建模块，用于基于所述遥感植被数据建立目标区域的遥感植被物候生长节点指标数据集；所述遥感植被物候生长节点指标数据集，包括：生长季始期、生长季末期和生长季长度；

31、城乡梯度构建模块，用于基于所述遥感土地利用数据提取所述目标区域的城市建成区和各城市建成区的缓冲区，并对于任一城市建成区，根据所述城市建成区和对应的缓冲区构建城乡梯度；所述城市建成区的边缘为城市边界；所述缓冲区为所述城市建成区的周边区域；

32、变化斜率计算模块，用于对于任一城市建成区，计算所述遥感植被物候生长节点指标数据集中的各植被物候生长节点指标在所述城乡梯度上的变化斜率；

33、变化趋势确定模块，用于对于任一城市建成区，根据各植被物候生长节点指标在所述城乡梯度上的变化斜率，确定各植被物候生长节点指标的变化方向和变化强度；所述变化方向和变化强度用于反应所述城市建成区的植被物候变化趋势。

34、本发明提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的植被物候变化趋势评价方法。

35、本发明提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的植被物候变化趋势评价方法。

36、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

37、本发明实施例基于遥感植被数据建立包括生长季始期、生长季末期和生长季长度的遥感植被物候生长节点指标数据集；基于遥感土地利用数据构建城乡梯度；通过计算各植被物候生长节点指标在城乡梯度上的变化斜率，确定各植被物候生长节点指标的变化方向和变化强度，从而确定城市建成区的植被物候变化趋势，将三种指标融合并结合城乡梯度，能全面评估植被生长的变化趋势。