基于故障树分析的区域粮食安全风险因子识别和分类

区域粮食安全是国家宏观粮食安全的基础.该文运用故障树法对影响中国粮食供需安全的风险因子进行了定性识别,建立了粮食安全风险因子识别的指标体系;在此基础上,提出风险系数法对区域粮食安全风险因子进行定量识别.该文以湖南省洞庭湖区为例进行了实证分析,并依据各风险因子风险来源的不同对它们进行分类,建立了风险因子的分类体系.结果表明:自然灾害、耕地资源约束、水资源约束、劳动力短缺、农药和化肥投入成本约束、人均粮食消费量变化、收入水平变化、人口数量变化是影响该区域粮食安全的主要风险因子.研究的结果可以为相关部门的政策制定提供客观依据,也能为讲一步开展粮食安全风险评估奠定基础.     

基于熵权可拓决策模型的区域粮食安全预警

定量评价区域粮食安全及客观的预警指标权重选取对于区域粮食安全至关重要。该文考虑影响粮食供给和需求等因素构建区域粮食安全预警指标体系,结合熵权和可拓学理论,建立基于熵权可拓决策模型的区域粮食安全预警模型,并对安徽省近11a(2000-2010年)的粮食安全进行预警分析。研究结果表明:安徽省粮食安全状况可以分为3个阶段,分别是重警阶段(2000-2004年)、中警阶段(2005-2006年)和安全阶段(2007-2010年);粮食安全预警安全度变化与单项预警指标值波动基本一致,综合安全度逐渐提高。该文建立的粮食安全预警模型能够提高区域粮食安全预警能力、定量评价粮食安全状态并有效预警,为实施粮食安全过程监管提供了新思路和方法。     

生猪轮廓红外与光学图像的融合算法

该文针对生猪红外热图像和光学图像的融合,提出一种基于非子采样轮廓波的图像融合算法。在图像多尺度、多方向分解的基础上,设计了基于邻域平均能量和邻域方差的低频子带系数加权融合规则,以及基于邻域能量最大的带通系数融合规则。针对亮度-色度-饱和度变换法(intensity-hue-saturation transform,IHS)、小波变换法(discrete wavelet transform,DWT)、轮廓波变换法(contourlet transform,CT)等融合方法以及非子采样轮廓波变换(nonsubsampled contourlet transform,NSCT)域下不同融合规则进行了对比试验,试验结果表明该文算法具有较好的融合效果。定量融合评价指标中,平均梯度指标高于IHS、DWT、CT等方法25%以上,边缘信息保持指标高于其他3种方法23%以上。该文方法的提出对于改善生猪异常视觉监测中的前景轮廓提取具有较大意义;同时,对进一步开展猪体部位区域温度特征提取,建立生猪多源特征融合的计算机视觉异常监测系统,提高生猪异常预警可靠性具有积极意义。     

黑河流域ASTER与MODIS融合生成高分辨率地表温度的验证

融合多源遥感数据生成高时空分辨率数据具有重要的应用价值。为了解决高空间分辨率数据重访周期长及云雨天气带来的数据短缺问题,该文基于增强自适应的遥感图像时空融合方法(enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model,ESTARFM),使用多时相MODIS数据提供地物时间变化信息,结合ASTER影像提供的空间细节信息,选择多波段数据(可见光近红外数据和地表温度数据)共同作为输入变量融合生成高时空地表温度。融合结果分别与地表红外辐射计观测温度和ASTER温度产品进行了验证。验证结果表明:基于ESTARFM方法降尺度地表温度影像清晰,融合结果与地表红外辐射计观测温度呈显著的线性正相关关系,相关系数均高于为0.71,预测得到的地表温度与真实测得的数据的平均绝对偏差均低于2.00 K,均方根误差均低于2.60 K。与ASTER地表温度产品的验证中,整体验证结果的R2均在0.95以上。此外,ESTARFM方法在各个地类中的融合效果较好,均表现出非植被区域的相关性高于植被和水体,尤其在2012年8月27日非植被的R2达到0.91。     

基于多元地统计的土壤有机质含量空间格局反演

为了提高土壤有机质含量的空间预测精度,该文采用了一种多元地统计方法来构建遥感定量反演模型。考虑到回归误差在空间上具有一定程度的聚类,该文提出了基于局部变化均值的普通克里金方法,然后用其构建土壤有机质含量遥感定量反演模型。对四川省西南部土壤有机质含量进行空间预测试验,并与普通克里金、普通遥感定量反演、基于回归克里金的遥感定量反演等方法相比较。结果表明:该文提出方法的空间预测结果最优,其原因为该方法通过空间统计来建立采样数据与地表反射率间的联系,充分考虑了数据间的空间相关性,因此可以更精确地获得土壤有机质含量的遥感反演模型;相比基于回归克里金的遥感定量反演方法,基于局部变化均值的普通克里金假设回归误差在局部邻域内的均值也不一定为零,更符合实际情况。该方法为农田养分管理及区域农业的可持续发展提供科学依据。     

多源多时相遥感数据融合在煤矿塌陷地中应用研究

因地下煤炭开采导致的矿区塌陷是目前矿区的主要问题之一,这些塌陷造成土地资源破坏,在高水位甚至出现积水。为此,需要掌握塌陷地随开采活动的扩展规律、塌陷区面积、破坏程度和积水区范围等数据资料。对于这些资料的采集,常规的技术方法已无法满足需要,而通过遥感数据融合能快速、准确地反映相关信息。因此采用HIS、PCA等几种不同增强信息的遥感融合方法对山东省某矿区的塌陷地进行试验研究,并对实验结果从定性和定量两个方面进行了融合评价。结果表明,HIS变换融合不仅能增大影像信息量和提高空间分辨率,减少模糊性,还能很好地保持光谱特征,提高了影像数据的利用率。     

多源多时相遥感数据融合在煤矿塌陷地中应用研究

因地下煤炭开采导致的矿区塌陷是目前矿区的主要问题之一,这些塌陷造成土地资源破坏,在高水位甚至出现积水。为此,需要掌握塌陷地随开采活动的扩展规律、塌陷区面积、破坏程度和积水区范围等数据资料。对于这些资料的采集,常规的技术方法已无法满足需要,而通过遥感数据融合能快速、准确地反映相关信息。因此采用HIS,PCA等几种不同增强信息的遥感融合方法对山东省某矿区的塌陷地进行试验研究,并对实验结果从定性和定量2个方面进行融合评价。结果表明:HIS变换融合不仅能增大影像信息量和提高空间分辨率,减少模糊性,还能很好地保持光谱特征,提高影像数据的利用率。     

基于GEE平台与Sentinel-NDVI时序数据江汉平原种植模式提取

快速精准地掌握作物种植模式信息对于农业产能评估、区域种植结构平衡和国家粮食安全保障具有重要的战略意义.然而,目前尚缺乏高精度、大范围、涵盖复杂种植模式的空间数据集.因此,本研究以中国南方重要的产粮地之一江汉平原为例,基于GEE平台和Sentinel-NDVI数据,构建时序物候特征集,通过探究半自动提取大量样本的方法,对...     

基于解模糊算法的蚕蛹图像恢复及雌雄识别

在利用机器视觉技术识别雌雄蚕蛹过程中,因蛹体为非规则椭球体所带来的空间变化模糊造成蚕蛹图像中大量细节结构特征信息丢失,这极大地降低了雌雄蚕蛹识别的准确率。针对此问题,该文提出了一种将复杂的空间变化模糊图像恢复问题化为多个简单的空间模糊图像求解的策略。首先根据蚕蛹图像的模糊图谱将图像划分为多个具有相似程度模糊的子图像区域;再利用 Lucy Richardson 方法对各子图像区域分别进行非盲反卷积解模糊;最后将恢复的各子图像进行拼合并使用双边滤波方法消除图像拼合误差,保证图像信息准确融合。试验结果表明,该算法性能与目前所公认最优的 Shen 方法相比,能够得到更好的蚕蛹图像视觉质量,蚕蛹图像质量的定量评估指标——总变差均值（TVM）平均提高了22.8%,因此,该文方法具有更优的性能,能够有效消除空间变化模糊影响,恢复出更多的蚕蛹图像细节结构特征。利用基于霍夫变换理论的形状匹配算法对处理前和处理后的400颗蚕蛹成像图像进行了雌雄识别试验研究,试验结果表明,相对于原始未处理的蚕蛹图像,经该文方法处理后的蚕蛹图像,雌雄蚕蛹识别率提高了40.5百分点。该文方法对西葫芦、南瓜等类非规则椭球体果蔬图像也能够进行有效的图像质量改善,这充分显示了该文方法的广泛适应性。     

基于改进型支持度函数的畜禽养殖物联网数据融合方法

物联网技术已广泛应用在畜禽养殖中,针对畜禽养殖物联网中数据异常实时检测以及多源感知数据融合的需求,该文提出了一种畜禽养殖物联网数据融合模型。首先对传感器采集到的原始数据进行一致性检测,确保数据准确性;其次针对来自同类型传感器的多源同构数据,采用基于改进型支持度函数的加权算法进行数据融合处理,提高融合数据准确度;最后根据畜禽养殖物联网编码规则和数据组织格式,对畜禽养殖过程中的异构感知数据进行统一描述并转换为标准数据格式,为数据分析和应用提供数据基础。该文采用实际生产中的生猪养殖物联网数据进行试验,结果表明:在数据一致性检测阶段,异常数据检测率为96.67%,保证了数据质量;在多源同构数据融合计算中,该文提出的改进型支持度函数与高斯型、新型2种支持度函数相比融合方差最小,为0.192 5,能够有效提高数据融合准确度,满足畜禽养殖物联网数据分析要求。     

基于经验模态分解和集对分析的粮食单产波动影响分析

针对江淮分水岭易旱区粮食单产波动的复杂性与非平稳性问题,运用经验模态分解方法对粮食单产及其影响因子进行多层次、多时间尺度分解,并采用集对分析理论分析粮食单产波动分量与其影响因子之间的相关性,从而定量化分析各影响因子对粮食单产波动的综合影响率,得出自然灾害受灾率对粮食单产波动的综合影响率为31.26%,在此基础上,通过分析旱灾和自然灾害对粮食生产的危害程度,求取旱灾对粮食单产波动的综合影响率为17.13%,该研究为该区旱灾综合治理与粮食生产决策提供科学依据。     

中国粮食和水资源安全协同战略

我国粮食总产"九连增", 但粮食进口量也在增加, 北粮南运规模也在增大, 中国粮食安全处于紧平衡状态。本文针对我国大豆进口和高油高蛋白质食品过量消费的问题, 提出了中国粮食产业和消费结构协同战略。针对我国粮食生产能力和粮食供给量的发展趋势, 提出在重视中国农业走出去, 在国外建立粮食生产和供给基地的同时, 更要立足和加快国内后备耕地的开发, 挖掘我国粮食生产潜力。针对中国水资源南北分布不平衡和近年来干旱洪涝灾害频发, 提出中国粮食安全要建立在水资源安全的基础上。针对我国粮食主产区即长江中下游平原、华北平原、东北平原和西北地区4大粮仓的存在问题和发展潜力, 提出了相应的水资源安全和粮食安全的协同战略。强调水资源安全是粮食安全的基础, 在耕地面积日趋减少, 靠增加单位面积产量保障中国粮食总产的情况下, 只有进一步加强中国水利建设和提高水资源利用效率, 加快南水北调工程, 才能实现与北粮南运的协同, 特别是加快西线调水工程, 开发西部粮仓, 中国粮食新增潜力还可能有很大的提高。     

中国粮食安全评价指标体系构建及实证分析

运用食物系统的观点,结合中国实际,从粮食生产资源、粮食可供量与稳定性、粮食获取能力和粮食利用水平等4个层面出发,构建了中国粮食安全评价指标体系,并对中国1990-2011年来的粮食安全状况进行了定量评价。结果表明:中国粮食安全系统的发展呈现出稳步上升、快速下降和快速上升3个发展阶段,粮食安全系统的4个子系统也呈现出显著的阶段性变化特征,其中粮食生产资源和粮食可供量与稳定性2个子系统对粮食安全系统的影响占主要地位。粮食安全系统的障碍因素诊断分析表明,在1990-2000年,财政支农支出、粮食总产量和道路密集度3个指标是粮食安全系统的最大障碍因素,但在2000-2010年,三者对粮食安全系统的障碍度不断下降,但人均耕地面积的障碍度不断增加。2010年,人均耕地面积已成为粮食安全系统最大的障碍因素,其次分别为粮食净进口量和粮食价格水平。最后,从3个方面出发,就如何提高中国粮食安全水平进行了讨论。     

江苏省耕地资源态势与粮食安全对策研究

耕地安全是粮食安全的基础和保障。分析了改革开发以来江苏省耕地总量和人均耕地的变化趋势,运用多元线性回归模型对其2020年的耕地数量作出了预测;并对2020年全省耕地最低需求量进行了初步预测。结果表明在未来一定时期内,江苏省耕地资源供需矛盾和粮食安全问题较为突出。解决粮食安全问题的根本途径在于保护省内现有耕地资源,稳定和提高粮食综合生产能力。     

黑龙江省宝泉岭垦区粮食生产动态分析与预测

保持一定数量的耕地资源是实现区域粮食安全的重要保障.以黑龙江省宝泉岭垦区为研究区,从耕地压力角度出发,采用耕地压力指数模型,基于商品粮基地具有向国家提供商品粮的特殊地位,综合考虑国家粮食安全和区域粮食安全的关系,对1989-2008年宝泉岭垦区耕地与粮食生产状况进行了分析,运用时间序列、灰色系统模型及DPS数据处理系统软件,对2011-2020年宝泉岭垦区的粮食安全状况进行了预测.结果表明:20 a来宝泉岭垦区粮食一直处于安全状态,宝泉岭垦区粮食安全动态变化情况大致分为三个不同阶段:1989-2000年耕地压力指数波动上升,2001-2003年耕地压力指数下降,2004-2008年耕地压力指数波动上升.在未来10 a,在满足商品率为91%的条件下,年末总人口、耕地面积、粮食总产量逐年增加,耕地压力指数持续降低,在满足区域粮食安全的基础上,粮食商品率有很大的提升空间.最后,提出继续加强政策支持力度、依靠科技进步、严格保护耕地等建议以进一步提高宝泉岭垦区的粮食生产能力.     

黄淮南片粮仓现代农业发展战略

皖北、苏北、鲁西南和豫东南的4省交界地区,有以淮北平原为主的砂姜黑土、黄泛区为主的风沙盐碱地等易旱易涝中低产田面积400万hm~2以上,虽然处于南北过渡带的黄淮南片,温热降水等自然资源条件较好,但因地理偏远、交通不便,科技文化和社会经济发展相对落后,农业高产潜力还未发挥。加快黄淮南片中低产田改造,建设黄淮南片第二粮仓,可以新增粮食50亿kg,在区域现代农业发展和保障我国粮食安全中具有重要作用。根据气候变暖和绿色提质增产增效的现代农业发展态势,提出以下黄淮南片粮仓现代农业发展战略:在种植业方面,第1是培育抗赤霉病的小麦品种,利用综合防治措施减轻小麦赤霉病的危害;第2是培育耐旱耐涝、脱水快适合机械化粒收的玉米新品种并快速示范推广;第3是扩大吨粮田建设,确保黄淮南片和国家粮食安全。在区域治理方面,重点改造淮北砂姜黑土、黄泛区的风沙盐碱地等易旱易涝区的中低产田,加强农田排灌系统基础投入,建设旱涝保收、林网路、渠井电配套的高标准农田。在现代科技装备方面,要加大农机补贴,增加大中型农机的数量,加强深翻深松农机的示范推广,普及农作全程机械化。在绿色提质增效方面,积极推行化肥农药减施,扩大环境友好型的绿色生物肥料制剂等应用,加强秸秆还田和生物资源等循环高效利用。在科技教育方面,要扩大职业教育规模,培养知识农民,专业服务工人,打造社会化服务的专业队伍。在区域经济发展方面,在皖北做强做大粮食品牌化生产,在苏北做大粮食规模化生产和培育现代新型产业,在鲁西南做好农林牧协同高效发展,在豫东南打造中国食品深加工的旗舰。在农业信息化建设方面,加大"互联网+"农业的普及,带动订单农业、外销农业、观光农业等的快速发展。建议国家及早启动黄淮南片第二粮仓重点科技专项,将黄淮南片粮食主产区和经济塌陷区建设成为国家主体粮仓和农业经济新兴区及环境优美的可持续发展区。     

重庆粮食安全战略的科技对策

分析了重庆粮食生产的科技潜力,针对当前科技兴粮面临的三大难题,提出应通过推进"三个科技工程"(粮食科技创新工程、粮食科技示范工程和农技体系振兴工程),强化重庆粮食安全的科技支撑。     

区域综合食物安全风险预警指标体系

区域综合食物安全是国家宏观食物安全的重要组成部分。构建科学的综合食物安全风险预警指标体系是区域综合食物安全风险预警和有效防范的基础。该文回顾了国内外对食物安全内涵的认识发展过程,明确了综合食物安全必须达到数量安全、质量安全、可持续供给安全3个方面的目标,并构建了区域综合食物安全风险指标体系的理论框架;确定了各预警指标的意义及其计算方法。以湖南省为例进行了实证分析,结果表明：从1992－2005年14 a中湖南省综合食物安全态势总体上处于轻警状况,其中,食物数量安全已经达到了一个相对稳定的安全状态,14 a均为无警;食物质量安全出现9 a中警和5 a重警,安全形势严峻;食物可持续安全发展势态良好,出现1 a中警,5 a轻警,其余为无警。由此可见,目前湖南省综合食物安全风险防范的重点是质量安全,同时要加强可持续供给安全风险的防范。     

福建省粮食生产潜力与粮食安全对策

采用经改进的农业生态区域法计算福建省29个代表站水稻、小麦、甘薯三种作物气候—土壤生产力,详细分析了福建各农业区粮食作物气候—土壤生产力的构成特点;利用历史数据对影响福建省粮食安全的主要因素包括耕地面积、粮食单产和人口进行了时空变化分析和预测(2050年),以分析未来福建省的粮食安全程度。结果表明:福建省人均粮食占有严重不足,不足低消费水平(400kg a-1人-1)的态势将持续相当长一段时间,粮食安全形势十分严峻,在闽东南、闽南一带尤为突出。为此,本文提出了保证福建省粮食安全的对策建议。