图2.8 银川平原2004年7月TM卫星影像图
银川平原地处宁夏回族自治区银川市、吴忠市、石嘴山市3市6县，是我国黄河流域中上游地区的重要工农业生产基地，也是带动宁夏回族自治区及周边地区国民经济发展的重要核心区(张黎等，2003)。研究区位于宁夏回族自治区北部，南起青铜峡峡口冲积扇，北至石嘴山，西靠贺兰山，东倚鄂尔多斯台地，南北长165km，东西宽42～60km，总面积7790km2(图2.8)。
银川平原自西向东、自南向北缓倾，海拔1500～1100m。平原内自西向东由贺兰山山前倾斜平原、冲洪积平原、黄河冲积平原和冲湖积平原组成。银川平原地处中温带干旱区，气候干旱少雨，多年平均降水量185mm，多集中在6～9月，多年平均蒸发量1825mm。黄河由青铜峡流入银川平原，沿东部流经整个平原，至石嘴山头道坎的麻黄沟出境，其在平原内的流程约193km。多年平均流量1030m3/s，过境水量约3.25×1010m3。
银川平原周边的中低山及丘陵区为地下水的补给区，山前地带为径流区，而冲湖积平原为汇流排泄区，在天然条件下，部分地下水溢出形成湖泊及泉。由于黄河自南向北穿越银川平原，地下水与黄河水水力联系密切，形成了以河流为主导的河流－盆地水循环系统。
2.2.3.1 方法及数据
在遥感数据中，归一化植被指数(NDVI)是目前广泛采用的反映植被生长状况的指数，NDVI数值大说明植被生长状况良好，NDVI数值小则反映出植被发育较差。这里所采用的是16天合成的，空间分辨率为250m(即NDVI遥感影像中一个像素点代表地面空间上250m×250m的面积)，可以用来检测地球植被的季节变化和年际变化的MODISNDVI数据。该数据可以从地球观测系统(EOS)计划的网站上(http://modis.gsfc.nasa.gov)免费下载，其特点是在已有植被指数的基础上进行了一些改进，增强了对植被的敏感度，减少了外部因素(例如大气、观测视角和太阳角、云等)和内在的非植被因素(例如叶冠背景、垃圾等)的影响，并使用了新的合成算法以减小随观测角度的变化和太阳－目标－传感器等几何学因素所引起的变化。在生成植被指数格点资料时，考虑了分子散射、臭氧吸收、气溶胶订正算法(Hute等，1996;King等，1999)。目前，该数据已被广泛地应用于生态环境变化的研究中(Jin等，2005;Knight等，2006;Sakamoto等，2005;Zhan等，2000)。为了与地下水位资料相对应，可以选用2004年4月份的MODISNDVI数据。
在研究区内，分布有87个地下水位观测孔(图2.9)。本次研究根据实测的2004年4月的地下水位埋深数据，通过插值获得与MODISNDVI分辨率一致的地下水位埋深的网格数据。基于地下水位埋深和NDVI两幅图，在研究区内同一位置上分别可以得到地下水位埋深和NDVI两个值，整个研究区可以得到10万多个这样的数据对。为了分析地下水位埋深与植被生长状况的关系，可以取地下水位埋深相同的数据点所对应的NDVI的均值，代表该地下水位埋深条件下的植被长势，进而绘制NDVI均值与地下水位埋深关系图以便定量地确定两者之间的关系。
图2.9 银川平原地下水位观测孔位置图
2.2.3.2 结果
根据银川平原2004年4月的MODISNDVI数据，可以绘制MODISNDVI的等值线图(图2.10)。可以看见，70%的面积中NDVI值大于0.4，标志着银川平原的大部分地区植被发育较好;剩余30%的面积中NDVI值小于0.4，标志着该地段植被发育较差。其原因是剩余的30%面积中，10%为城镇，20%为盐碱地和裸土。在植被生长状况的研究中，由于西大滩地区盐碱化严重，银川市及周边地区城市化发展快速、人类活动较强，以及一些没有植被的湖泊，根据银川平原的TM卫星遥感图(图2.8)将这些地区剔除。
图2.10 MODISNDVI等值线图
图2.11 地下水位埋深等值线图
按照银川平原2004年4月的MODISNDVI数据(图2.10)的分辨率，分别对同期实测的地下水位埋深数据进行插值获得相同分辨率的地下水位埋深等值线图(图2.11)。可以看出，在贺兰山山前地区和几个存在地下水位降落漏斗的城市，水位埋深超过5m，其余大部分地区均小于5m。以0.1m为间距统计地下水位埋深所对应的NDVI像素点个数，绘成直方图(图2.12)。可以看出，地下水位埋深在1～6m内，点数非常密集，水位埋深在6m以下，则点数大量减少;水位埋深至10m以下时，点数变得非常少;而地下水位埋深在2～3m之间所对应的NDVI像素点数达到峰值。
为了研究地下水位埋深与植被生长的关系，以0.1m为间距绘制地下水位埋深与相应的NDVI平均值的关系曲线(图2.13)。该曲线显示地下水位埋深对植被生长具有明显的控制作用:当地下水位埋深在0.8～6.2m(图2.13中两条虚线)间时，NDVI值大于0.4，标志植被发育较好;而当地下水位埋深超过6.2m时，NDVI值急剧减小，在0.35左右波动，显示植被发育较差。由于在通常状况下，毛细上升高度以及植物根部的深度均应小于6.2m，故当地下水位埋深超过6.2m时，地下水与植被应不再存在联系。在银川平原，当地下水位埋深大于6.2m时，NDVI值在0.35左右呈随机波动，与水位埋深无关。从图2.13中可以看出，NDVI的最大值接近0.5，其对应的地下水埋深约为3.5m。因此，3.5m是植被生长的最佳地下水位埋深，而0.8～6.2m是适宜植被生长的地下水位埋深范围。
图2.12 地下水位埋深与对应NDVI像素点数的直方图
图2.13 植被生长与地下水位埋深的关系
