茂名近海养殖水中BOD、COD的监测

为了消除茂名近海养殖水中BOD、COD污染,为制定无公害养殖技术方案和相关的环保措施提供依据,对茂名近海养殖水中BOD、COD状况进行了监测。结果表明:茂名近海海域水质良好,但养殖水域污染有逐年上升的趋势;海洋气象对养殖海水有一定影响。并给出了近海养殖水与近海海水水质的比较,提出了相应的防护措施。     

舟山近海海域养殖水体悬浮物沉降特性试验研究

了解海水中悬浮物颗粒的静沉降特性,对于海水工厂化养殖的水源处理具有重要指导意义。该研究以舟山长峙岛海域为例,通过2019年7-9月进行的静沉降试验,分析总结水体中悬浮物浓度和粒径分布随时间的变化规律,采用斯托克斯沉速公式和重复深度吸管法计算悬浮物颗粒的沉降速率。结果表明:1)在悬浮物静沉降特性试验中,沉降装置直径的小幅度变化对沉降结果的影响基本可以忽略;2)舟山近海海域表层海水悬浮物的粒径分布属于粉砂范畴,很难通过静沉降的方式完全除去;3)沉降初期,以大颗粒悬浮物沉降为主,沉降速率大;沉降中后期,以小颗粒悬浮物絮凝沉降为主,沉降速率小;4)通过重复深度吸管法计算得到舟山近海海域悬浮物沉降速率范围为0.001～0.01cm/s,并通过非线性拟合,得到悬浮物平均沉降速率与悬浮物浓度之间的Logistic曲线关系。研究结果可以为舟山近海海域工厂化水产养殖用水悬浮物去除提供数据支撑。     

基于GEE的广西北部湾沿海水产养殖池塘遥感提取

沿海水产养殖池塘带来经济效益的同时,也会引起诸多环境问题,了解其空间分布对于海岸带的科学管理和渔业可持续发展具有重要意义。广西北部湾海岸带地形错综复杂,养殖池塘沿岸线散乱分布,导致传统遥感识别方法难以实现高精度提取。针对此问题,该研究提出一种基于Google Earth Engine（GEE）平台和全年Sentinel-1和Sentinel-2时序遥感数据的水产养殖池塘识别方法,结合多阈值分割和面向对象分类提取2019年广西北部湾海岸带的水产养殖池塘。结果表明：1）广西北部湾海岸带养殖池塘面积总计199.3 km2,遍布整个沿岸地区;识别结果总体精度达到0.921,Kappa系数为0.842;2）选取4个典型区域,对比该研究方法提取结果与Google高清影像目视解译结果,在规模化集聚型养殖区域中,识别结果占目视解译的面积比例达到90%以上,在排布密集的小型池塘区域面积占比也能达到80%以上;3）以时序遥感数据作为分类特征值,能够有效排除废弃池塘、水稻田和季节性水域。该方法在大范围复杂环境中仍具有良好性能,显著提高了水产养殖池塘遥感识别的精度,能够为海岸带生态环境的智能监控、养殖区域空间优化提供技术支持。     

黑土区田块土壤有机质空间分异及分布研究

本文选取东北典型黑土区田块为研究区,实测获取土壤样点数据,基于遥感影像和地形数据,分别利用单一地统计、混合地统计和遥感反演方法预测土壤有机质(SOM)空间分布。结果表明:研究区SOM含量变异系数为31.897%呈中等程度变异,且存在强烈空间自相关性;对光谱反射率进行数学运算得到的光谱指数"Tan345"(Landsat8影像345波段夹角正切值)与SOM极显著相关,相关系数最高达0.570;以光谱指数"Tan345"与地形因子"G"(高程)为输入量、利用回归克里格法预测的SOM精度最高;研究区SOM含量西高东低,沟底和平缓的坡顶含量较高。研究结果对于促进精准农业、估算土壤碳库有着重要的意义,并为小尺度SOM预测提供借鉴。     

光谱技术在水产养殖水质监测中的应用进展及趋势

水产养殖的水质是关乎水产养殖经济效益和水产品品质的关键因素,与传统的水质检测方法相比,光谱技术具有无创性、快速性、可重复性、准确性等优点,已成为水质监测的重要发展方向。该文总结和整理现有国内外研究文献,对基于光谱技术的水质重要参数监测、数据预处理方法、特征波段提取、预测模型算法进行了系统的分析与讨论。综述结果表明,实时在线的水产养殖水质监测将成为重点研究方向;多源光谱融合、多参数的水产养殖水质监测将会成为新的发展方向;对于光谱数据的处理,将多种数据处理算法相结合,仍将占据主导;而非线性建模将成为水产养殖水质数据分析的主流方法非线性数据建模,将成为光谱技术应用于水产养殖水质监测的主流建模发方法。     

不同地形分级下的尉犁县土地覆被变化特征分析

选取新疆尉犁县作为研究区,以1980年和2007年两个时相Landsat MSS/TM遥感影像及1∶5万地形图为主要信息源,利用遥感图像处理技术和GIS空间分析技术,定量分析了研究区1980—2007年近30 a地形(高程和坡度)分级下的土地覆被时空格局变化特征。研究结果表明,耕地、林草地、水域及居民点和工矿用地变化明显,耕地主要是由林地草地转入,水域主要转为林草地;居民点和工矿用地向高海拔区域扩张;耕地与居民点和工矿用地在坡度分布上具有耦合性,二者变化趋势趋于一致,均向坡度增大的区域蔓延;林草地在坡度小于3°区域面积增加明显,而在坡度大于3°区域面积有减少趋势;水域面积整体呈缩减趋势。说明利用地形图和社会经济辅助数据来预测区域内土地覆被空间分布已成为可能。     

基于多光谱数据的荒漠矿区土壤有机质估算模型

目前运用高光谱数据估算土壤有机质的模型精度已经可以达到精准农业的要求,但其数据的整理和运算过程较为复杂且观测尺度较小.为节省资源,提高效率并为多光谱遥感估算土壤有机质积累经验,该文将Landsat8_OLI多光谱遥感影像各波段的反射率数据与地面土壤有机质SOM(soil organic matter)实测数据相结合,利用SPSS软件及多元线性回归分析方法建立基于反射率R、反射率倒数1/R、反射率倒数对数LN(1/R)、反射率一阶导数FDR(first derivative reflectance)的土壤有机质定量估算模型,精度检验后择取最优模型通过多光谱遥感波段运算的方式推广至整个研究区.结果表明:FDR模型的精度更高,RMSE为0.215,F检验结果为4.072,预测值与实际值之间的决定系数R2为0.963.基于该模型估算研究区空间范围的土壤有机质含量,得出土壤有机质含量在0～5 g/kg之间的面积占总研究区的84.065％,＞10 g/kg的面积仅仅为0.001 5％.在4种土地类型中工矿用地SOM平均含量为最高的7.35 g/kg,受开采的煤炭中有机质影响较大.裸地面积2 674.44 km2,占研究区面积的63％,SOM平均含量6.12 g/kg;盐渍地和荒漠林地SOM含量偏低.总之,运用多光谱遥感数据估算干旱区土壤有机质的方法可行,也为遥感估算其他地表参数提供参考.     

渤海湾海陆统筹生态安全屏障构建

[目的]构建正向、负向作用区域相结合的生态屏障区,以充分实现生态屏障的保护、防御目标,为科学规划、实施生态屏障区分目标和差异化管理提供参考。[方法]以渤海湾生态系统为研究区域,通过水鸟多样性热点分析、生态系统服务价值评估、近岸海域生态系统质量评价得出正向、负向作用区域,结合各省份海洋保护规划目标,构建渤海湾海陆统筹生态安全屏障。[结果](1)水鸟多样性热点区域位于沿海滩涂、湿地和水体生态系统,冷点区域位于建设用地和耕地等频繁受人类活动影响的区域。生态系统服务价值由北向南呈现增加的趋势,其中水源涵养功能服务价值量最高。(2)近岸海域海水环境质量整体向好,但仍存在富营养化严重、赤潮等海洋灾害频发地点;由北向南,海洋环境承载能力逐渐下降、海洋渔业开发强度逐渐上升。(3)生态安全屏障共包括16个区域,其中正向作用区域11个,负向作用区域5个,主要位于近海一侧陆海交汇处,整体大致呈现间隔分布的特征。[结论]以生态屏障为指导开展规划管理、生态治理工作,正向作用区域、负向作用区域分别以实现保护目标、防御目标为宗旨,促进海陆一体化生态文明建设。     

基于双时相卫星遥感光谱指数估算土壤有机质含量

以黄淮海平原典型县——封丘县为研究区，探讨了在一年两熟、裸土时间窗口较短的区域中，基于两景影像波段组合构建的双时相光谱指数在有机质含量预测中的表现。研究共计采集117个代表性土样，以分析筛选出的裸土期(10月)内双时相(获取时间：2014年10月6日和2017年10月30日)高质量Landsat 8卫星影像作为数据源，构建了4种类型的光谱指数：比值光谱指数、差值光谱指数、归一化光谱指数以及优化光谱指数，并结合最小绝对收缩和选择算子变量筛选方法和支持向量机算法建立了有机质预测模型。留一交叉验证结果表明，与直接使用影像波段反射率或者基于单景影像构建的光谱指数(单时相光谱指数)相比，利用双时相光谱指数可以更好地利用时相信息优势，其有机质预测精度更高(R2=0.53,RMSE=2.01 g/kg)。而且，基于双时相光谱指数所构建的预测模型得到的有机质空间分布格局与真实值较为吻合。可见，本文提出的在黄淮海平原典型县域利用双时相光谱指数预测土壤有机质的方法，可以促进具有短裸土期特点区域的高分辨率土壤属性遥感预测与制图研究。     

基于HJ-1A/1B CCD数据的雹灾监测与评价

由于雹灾的突发性、灾后影响的显著空间异质性,雹灾监测与灾后评价的研究相对较少。以黑龙江甘南县典型雹灾为研究对象,利用HJ-1A/1B CCD等遥感影像与地面实测高光谱数据,进行雹灾遥感监测与评价研究。基于实测光谱数据分析了不同灾害程度农作物的反射光谱特征及植被指数变化;利用2个时相的遥感影像数据,结合地面调查,通过对植被指数分级进行雹灾监测与评价,并结合另一个时相的数据做了验证。结果表明：不同灾害程度作物的反射光谱特征差异显著;运用植被指数分级进行雹灾监测是可行的,基于归一化差分植被指数差值图分级得到的不同雹灾程度范围与实际情况相符,而基于比值植被指数差值图的分级结果则与实际结果差距较大;根据雹灾遥感分级结果分析了雹灾空间分布特征。研究结果可对雹灾监测与评价提供理论与技术支持。     

基于关联规则面向对象的海岸带海水养殖模式遥感识别

针对目前海水养殖模式遥感识别中的效率低,"同物异谱"、"异物同谱"和"椒盐"噪声等问题,该文研究了关联规则分类和面向对象相结合的养殖模式遥感识别方法,通过不同养殖模式的对象分割和关联规则的自动和智能获取,来构建海水养殖模式分类器。以高分一号PMS1卫星影像为数据源,把不同养殖模式对象的光谱、空间形态和纹理特征及其关联关系作为事务数据,使用Apriori算法挖掘类别作为后件的强规则,对粤东柘林湾养殖核心区内4种海水养殖模式(池塘养殖、网箱养殖、滩涂插养、浮筏吊养)水面信息进行提取。结果表明:基于关联规则面向对象的海水养殖模式分类精度能达到88.65%,比K-近邻法面向对象法精度提高了14.38个百分点,比关联规则挖掘分类法精度提高了12.16个百分点。关联规则分类和面向对象结合方法拓宽了传统逻辑推理分类方法中获取信息的途径,使分类更加自动化和智能化,且分类精度得到显著提高,可以成为海岸带海水养殖复杂模式识别的有效支持手段。     

应用耕水机养殖南美白对虾的试验

为探索一条新的水产养殖途径,该文利用耕水机进行南美白对虾养殖对比试验。在一个养殖周期内对溶解氧、温度、pH值和亚硝酸盐等水环境因子及南美白对虾生长情况、品质和经济效益进行了分析研究。试验结果表明：与非耕水机养殖比较,使用耕水机能够提高水体溶解氧均匀度和温度均匀度,增加池塘溶解氧含量;维持水体pH值在7.6～8.9之间;降低水体亚硝酸盐含量;对虾生长速度快且品质优良;节约耗电量56.9%、饵料15.5%、药费45.4%;提高单位面积产量20.1%。试验和分析结果证明使用耕水机能够改善水体环境,降低养殖成本,增加养殖收入,有较高的实际应用价值。     

不同类型海水养殖水体温度日变化谐波分析

利用谐波方法对宁波地区2010-2013年代表性海水养殖水体(池塘和养殖海湾)在不同天气情况下(晴、少云、多云、阴)水温的日变化特征进行模拟,探究养殖水体温度的日变化规律。结果显示:(1)池塘和养殖海湾水温日变化的最佳谐波模拟阶数分别为2阶和3阶,2阶(3阶)谐波对池塘(养殖海湾)水温逐小时、日最高和日最低值模拟的绝对误差分别为0.24~0.31℃(0.1~0.15℃)、0.2~0.24℃(0.06~0.1℃)和0.11~0.15℃(0.06~0.08℃);(2)谐波模拟误差整体呈白天大夜间小,对阴天水温变化趋势的模拟效果较其它天气条件差;(3)池塘水温遵循以24h和12h为周期的日变化规律,其中24h周期比重最高,养殖海湾遵循以12h、24h和6h为周期的日变化规律,其中12h和24h比重较6h高,晴到多云天气条件下12h和24h周期比重相当,阴天24h周期比重明显下降。本研究论证了谐波方法对不同天气条件下池塘和养殖海湾水温日变化特征模拟的可行性,并定量评估了养殖水体日变化的周期特征,可为海水养殖水体温度精细化预报提供参考依据。     

基于有限元的深水延绳式浮筏养殖装置抗风浪能力分析

由浮漂、网笼、主绳、桩绳以及锚固入海底的锚桩构成的延绳式深水浮筏养殖设施处于风大、浪高、流急的深水开放水域,受到复杂海况的作用,其结构的安全性与可靠性将直接影响到整个养殖生产的成败,在其结构设计时需要考虑海洋风浪流的影响,对其受力和运动特性进行研究,进而分析其抗风浪能力,为养殖设施结构的参数设计提供参考。该文基于有限元方法,通过对深水延绳式浮筏养殖装置的受力特性及其变形情况进行分析,建立筏架系统有限元分析模型,利用Broyden迭代法解有限元方程,计算了系统在不同浪级(即不同波高)海况下的筏架系统位移和桩绳的最大张力,对养殖装置的抗风浪能力进行了计算分析。以架设于獐子岛海域30 m水深的深水浮筏养殖设施为计算实例,结果显示,主绳长300 m的筏架系统在1.5 m/s流速的海域中,其桩绳最大张力为78.8 k N,横向最大位移为18.5 m,抗风浪能力为6~7级海浪(6 m波高);实测结果分别为72.7 k N、16.9 m,计算结果与实测值吻合良好。通过进一步的试验验证,该分析模型可为深水延绳式浮筏养殖设施的实际工程设计提供理论参考。     

基于塘内循环自净的河蟹生态养殖系统设计与试验

为了提高河蟹养殖品质和养殖池塘水质净化能力,该研究提出了一种通过养殖池塘内部结构改造实现池塘水体内部循环自净的技术,并设计了一套针对河蟹的生态养殖系统。应用软围隔将养殖塘划分为两个相对独立的功能区(养殖区和自净区),设计了浮式气提推水装置和射流装置作为塘内水循环动力系统,在推水装置的作用下,养殖区的水体流入自净区,经过滤、吸附、杀菌及降温等环节重新回到养殖区,形成"九分养蟹一分养水"的河蟹循环自净生态养殖模式。在崇明宝岛蟹业面积约为9 600 m~2的河蟹养殖池塘进行实施和试验,试验表明:合理配置气提推水装置可实现河蟹养殖池塘水体日循环2次以上;试验塘循环自净状态相较静水状态,水温均衡度提高10.17%,下层溶解氧水平提高18.57%,氨氮平均质量浓度下降19.2%;同时,养殖效果抽样对比显示试验塘200 g以上公蟹和150 g以上母蟹较对照塘分别增加了45%和35%。该研究设计的塘内循环自净的河蟹生态养殖系统能较好地净化养殖水体,有利于河蟹的生长,可为河蟹池塘生态高效养殖模式的构建和推广提供参考。     

利用多源时序遥感数据提取大范围水稻种植面积

为避免大范围作物面积提取中的分区问题,提出了一种新的采用时序MODIS日反射率产品（MOD09GA）和HJ-1CCD数据的大范围水稻种植面积提取方法。利用样区多时相高分辨率HJ-1CCD数据,进行高分辨率水稻制图,获取水稻移栽期和生长期的特征。再利用时序MODIS日反射率产品自动提取移栽期稻田水分信息和生长期生长信息,实现大范围的水稻种植面积测量。以江苏省为试验区对该方法进行了试验,结果表明该方法可以较高精度的测量大范围的水稻种植面积,水稻提取精度为93.3%,Kappa系数0.88。     

池塘移动式太阳能水质调控机研制与试验

为调控池塘养殖水质,设计了一种由太阳能动力、絮状污泥吸收释放、水面行走和运行控制等装置组成的池塘移动式太阳能养殖水质调控机。性能测试表明,池塘移动式太阳能水质调控机的光照启动强度为13 000 lx,空载运行噪音68 dB,在水面平稳运行的移动速度在0.02~0.03 m/s之间。在光照度13 000~52 500 lx情况下,絮状污泥吸收释放装置的运行速度和提水量随光照度变化而变化,运行速度在0.13~0.35 m/s之间,提水量为110~208 m3/h。絮状污泥吸收释放装置设计为可旋转折叠式,通过调节折叠角度,可在水深0.5~2.0 m的池塘中作业,其对絮状污泥的吸收量与吸泥口的距底距离有关,距底距离越小,吸收量越大,在养殖池塘中的适宜距底距离为10~15 cm。池塘移动式太阳能水质调控机的作业范围与连接杆长度和牵引绳固定方式有关,通过调节连接杆长度和牵引绳方向,其运行轨迹可覆盖池塘80%以上水面。在养殖池塘中使用移动式太阳能水质调控机,可显著降低池塘养殖水体中的NH3+-N、NO2--N浓度,提高水体中的总磷浓度,降低池塘底泥沉积物厚度和沉积物中的总氮和活性磷含量。同时还可以分别提高养殖池塘中吃食性和滤食性鱼类产量30%和25%以上,降低养殖饲料系数24%以上。池塘移动式太阳能养殖水质调控机有较高的经济性,每台设备每年可节约电能2 400 kW以上。综合试验结果表明,池塘移动式太阳能水质调控机符合中国池塘养殖特点,各项性能指标达到设计要求,具有运行稳定、移动作业面大,水质调控效果好、增产效果显著和节能效果高等特点,可以用于池塘养殖水质调控。     

福建沿海防护林资源的卫星遥感监测

以2006年10个时相的晴空MODIS遥感数据为信息源，根据植被对MODIS遥感数据的反射光谱特征和沿海防护林的生长特点，选用归一化植被指数NDVI作为指标来增强沿海防护林与旱地和居民地的差异，并重点分析这三种典型地物的NDVI随时间变化情况，在此基础上选择训练样区，采用监督分类方法提取福建沿海防护林信息，分类后参考2005年福建省CBERS-2遥感影像对分类结果中明显错误的地方进行修正，最后得到沿海防护林的分类总精度为79．67％，Kappa系数为0．7625。研究结果表明：应用MODIS遥感数据，通过人机交互解译来监测福建沿海防护林资源是切实可行的，分类统计结果显示2006年福建沿海防护林面积约为33．6万hm^2。     

无人机遥感技术在生产建设项目水土保持监测中的应用——方法构建

无人机遥感为水土保持监测提供了新的技术支撑手段,但这一技术在水土保持监测工作中的应用尚处于起步阶段,还未形成统一、有效的方法与标准.研究将无人机遥感技术与水土保持监测现行的规范规程相结合,从基础数据获取、监测信息提取及信息在水土保持监测中的应用等3方面,构建基于无人机遥感的生产建设项目水土保持监测方法,并将其应用于工程实例.基础数据获取包括飞行规划设计、原始数据获取及原始数据处理3个步骤,最终生成DEM和DOM成果;监测信息提取可在DEM或DOM成果的基础上进行,通常包括土地利用类型、监测对象位置、长度、面积及体积等;信息应用主要是结合相关规程规范,将提取出的有效信息,逐一应用到生产建设项目水土保持监测工作中.应用结果表明,研究构建的方法简单实用,可提高无人机遥感在水土保持监测中应用的技术水平,为生产建设项目水土流失防治提供技术支撑.