武汉大学资源与环境科学学院-张博恩-空间分析与统计-地理要素相关性的尺度效应以LST和NDVI为例

注册号：注册号：0001 主题：主题：8. 空间分析与统计 地理要素相关性的尺度效应地理要素相关性的尺度效应以以 LST 和和 NDVI 为例为例 张博恩，焦利民 *，许刚 武汉大学资源与环境科学学院，湖北 武汉，430079，lmjiao027 摘要：摘要：尺度在地理学中一直是一个重要的概念。在不同的尺度下得到的地理空间规律往 往存在差异。 研究以地表温度(LST)和 NDVI 为例， 分析尺度对于变量之间相关性的影响。 关键词关键词: :尺度；相关性；地表温度；NDVI 1 1 绪论绪论 1.1 1.1 研究背研究背景景 尺度在地理学中一直是一个重要的概念1-3。在不同的尺度下得到的地理空间规律 往往存在差异4, 5。例如在研究地表温度(LST)与植被覆盖之间的空间相关性时，由于不 同的影像分辨率不同，得到二者 Morans I 指数和皮尔逊相关系数(r)往往存在差异。尽 管已有研究考虑了尺度对于景观格局计算、城市热岛效应等方面的影响，仍然少有研究 考虑尺度在变量间相关性的影响。为了定量分析尺度对于地理要素相关性的影响，本研 究以地表温度和 NDVI 这一表现为显著相关的数据为例，分析尺度对于相关性的影响。 1.2 1.2 数据数据与方法与方法 研究以武汉市为例，Landsat ETM 遥感影像为研究数据，反演获得武汉市的地表温 度，并提取 NDVI 信息。运用分区统计得到不同分辨率的 LST 和 NDVI 数据并提取值 到对应分辨率的网格点，随后以网格点为基础，建立 K 最近邻空间权重矩阵，计算不同 分辨率下的 LST 与 NDVI 各自的空间自相关性系数 Univariate Morans I 指数，LST 与 NDVI 的空间相关性指数 Bivariate Morans I 指数以及 Pearson 相关系数。 2 2 结果结果与分析与分析 地表温度(LST)与 NDVI 的双变量 Morans I指数和皮尔逊相关系数随数据空间分辨 率的变化如下图 1，图 2 所示。很显然，随着空间分辨率的增大，LST 与 NDVI 的空间 相关性以及皮尔逊相关系数都随之增加。 图 3 表示的是 NDVI 和 LST 的空间自相关性与尺度的关系。很明显，LST 和 NDVI 的空间自相关性都受到尺度的影响。随着尺度增大，二者空间自相关性均减少，且均在 2000m 左右达到最小值， 随后稳定在 0.7 附近。 这表明运用 Morans I 计算变量相关性时 需要考虑尺度效应。 图 1 LST-NDVI 双变量 Morans I 指数与尺度的关系 图 2 LST-NDVI 皮尔逊相关系数(r)与尺度的关系 图 3 NDVI(左)、LST(右)空间自相关性与尺度的关系 3 3 结论结论 研究以LST和NDVI为例，探讨尺度对于变量之间相关性和变量空间自相关性的影 响。结果表明度量变量相关性必须考虑尺度效应。 参考文献参考文献： 1 Jelinski D E, Wu J G. The modifiable areal unit problem and implications for landscape ecologyJ. LANDSCAPE ECOLOGY, 1996,11(3):129-140. 2 Wu J. Effects of changing scale on landscape pattern analysis: scaling relationsJ. Landscape Ecology, 2004,19(2):125-138. 3 陈江平, 张瑶, 余远剑. 空间自相关的可塑性面积单元问题效应J. 地理学报, 2011(12):1597-1606. 4 郭冠华, 陈颖彪, 魏建兵, 等. 粒度变化对城市热岛空间格局分析的影响J. 生态学报, 2012(12):3764-3772. 5