基于集对分析和主成分分析的吉林西部生态承载力演变研究

利用集对分析（SPA）和主成分分析（PCA）方法对吉林省西部生态承载力（ECC）演变规律与驱动因素进行了分析。通过PCA获取影响ECC的3个主成分并利用各主成分构建ECC评价框架;通过SPA求得ECC对最优指标集的贴近度, 利用贴近度变化表示ECC的优劣程度。结果表明：1995-2004年研究区ECC整体呈上升趋势, 其贴近度从0.430 0上升到0.501 2, 但波动性较强。系统经济效率上升是ECC提高的主要原因, 水资源是ECC波动的首要影响因素, 也是限制ECC提高的主要因素。吉林省西部所承载的人口和经济水平有所上升, 但也造成资源的大量消耗和生态系统严重退化, 资源环境指标贴近度有所下降。若不采取有效应对措施, 脆弱的资源环境系统将会对未来ECC提高产生较大限制作用。     

吉林省西部资源环境和人口经济发展的耦合性分析

以吉林省西部为研究对象,利用耦合协调模型对其资源环境和人口经济发展的耦合性进行了研究.结果表明,1995-2004年吉林省西部资源环境系统随着降水资源多寡波动性较强.由于内在的脆弱性和人为不合理的开发,资源环境系统发展停滞不前,甚至有降低的趋势.10 a问吉林省西部经济发展迅速,但仍然处于较低水平,并且对农业依赖性较强.由于人口负担较重,人口福利水平没有实质性的改善,人口子系统发展缓慢.总体来看,虽然吉林省西部资源环境和人口经济协调性呈改善趋势,但多数年份属于人口经济滞后的失调类型或人口经济滞后临界失调类型,未来人口经济的发展将会受到资源环境系统较强的限制作用.     

烟台市牟平区生态承载力研究

以生态区建设为政策前提,以烟台市牟平区作为研究对象,从资源承载力、环境承载力以及人类支持能力3个方面,构建了研究区域生态承载力评价指标体系。利用SPSS和Matlab统计软件,将主成分分析法(PCA)和模糊综合评价模型(FSEM)相结合,对研究区域综合生态承载力做出定量评估,探讨了影响生态承载力变化的主要因素。研究结果表明,该区域生态承载力在2006—2010年间处于持续下降阶段,从较高的承载度转变为不可承载状态,其中资源承载力指数下降尤为明显。分析结果与牟平区的实际情况基本相一致,反映了构建的指标体系对生态环境比较敏感,经济迅速发展区域的生态承载力评价具有有效性及适用性,验证了主成分分析法与模糊综合评价模型相结合应用于生态承载力评价的准确性及易操作性。     

基于光谱技术的大豆豆荚炭疽病早期鉴别方法

为更好地指导农户进行植物病害防治,提高大豆豆荚的商品性,减少损失,需要运用快速有效的方法来进行大豆豆荚炭疽病的早期检测。该文应用可见-近红外光谱技术结合连续投影算法(SPA)和最小二乘支持向量机(LS-SVM),实现了大豆豆荚炭疽病的早期快速无损检测。对194个大豆豆荚样本进行光谱扫描,通过不同预处理方法比较,建立了大豆豆荚炭疽病早期无损鉴别的最优偏最小二乘法(PLS)模型。同时应用主成分分析(PCA)和连续投影算法(SPA)分别了提取最佳主成分和有效波长,并将其作为LS-SVM的输入变量,建立了PCA-LS-SVM和SPA-LS-SVM模型,以样本鉴别的准确率作为模型评价指标。试验结果显示PCA-LS-SVM和SPA-LS-SVM模型都获得了比较满意的准确率,且SPA-LS-SVM模型的准确率最高为95.45%。研究表明,SPA能够有效地进行波长选择,进而使LS-SVM模型获得较高的鉴别率,说明应用可见-近红外光谱技术鉴别大豆豆荚炭疽病是可行的。这为进一步应用光谱技术进行大豆生长对逆境胁迫的反应提供了新的方法,为实现大豆病害的田间实时在线检测提供参考。     

基于高光谱图像纹理特征的牛肉嫩度分布评价

传统牛肉品质的检测方法耗时长,效率低,破坏样品,已不能满足现代化生产的需要。为了实现对牛肉嫩度品质的快速无损检测和评价,该文利用高光谱成像系统,以西门塔尔牛多个胴体的背最长肌部位为研究对象,采集56个有效样本的高光谱立体图像,研究无损评价牛肉样品的嫩度分布。通过提取样本的反射光谱信息,并利用逐步回归算法结合遗传算法(GA,genetic algorithm)筛选出牛肉剪切力值(WBSF,warner-bratzler shear force)的特征波段。利用主成分分析(PCA,principle component analysis)提取样品的3个主成分。基于选出的特征波段图像和提取的主成分,通过计算图像灰度共生矩阵求取每幅图像8个主要纹理特征参数,分别建立了基于支持向量机(SVM,support vector machine)和线性判别(LDA,linear discriminant analysis)法的嫩度等级判别模型。经分析比较,基于主成分纹理特征优于基于特征波段图像建立的预测模型,并且,线性判别模型识别准确率相比支持向量机模型较高。基于主成分纹理特征建立的线性判别模型预测集判别精度为94.44%。研究结果证明,基于高光谱图像纹理特征分析,可以建立牛肉的嫩度判别模型,对牛肉嫩度快速无损检测技术研究提供理论参考。     

我国水蚀区坡耕地土壤肥力现状分析

土壤肥力是土壤质量的重要组成部分,为探讨我国东部水蚀区坡耕地土壤肥力质量现状,以田块尺度为研究单元,选取36个采样点,测定11项土壤养分及肥力环境指标。应用主成分分析法,计算变量的Norm值,结合指标间的相关系数,确定有机质、全钾、pH值、CEC、粘粒含量进入土壤肥力评价的最小数据集(MDS)。采用"S"型或抛物线型隶属度函数计算指标隶属度并对单项肥力指标进行评价,利用综合指数模型计算各点土壤肥力综合指数(IFI)进行评价。结果表明:(1)CEC和粘粒含量隶属度值较低,是制约我国水蚀区坡耕地土壤肥力的重要因素;(2)各采样点土壤肥力综合指数变幅是0.17~0.72,平均值为0.44±0.15,属中等肥力水平。36个采样点土壤肥力综合指数等级属低、中、高的比例分别为27.8%,58.3%,13.9%,大多数采样点土壤肥力处于中等及以下水平;(3)6个水蚀二级分区的土壤肥力综合指数均值不存在显著差异,东北低山丘陵和漫岗丘陵区土壤肥力综合指数最高,而西北黄土高原区土壤肥力综合指数最低。研究结果对指导我国水蚀区坡耕地合理施肥和土地资源可持续利用具有重要意义。     

基于近红外光谱的绿茶滋味品质估测模型北大核心CSCD

绿茶中的茶多酚与氨基酸含量之比(即酚氨比)是评价绿茶滋味品质的量化指标。本文提出利用近红外光谱技术快速分析绿茶汤的酚氨比,并对光谱的特征变量进行筛选以提高模型的精度和稳定性。试验采用联合区间偏最小二乘法(siPLS)结合连续投影算法(SPA)筛选特征变量,建立酚氨比的估测模型,并与PLS、iPLS和siPLS方法建立的模型性能相比较。结果表明,应用siPLS结合SPA优选7个特征变量,主成分因子数为4时,所建模型性能最好,模型预测集相关系数(R p)为0.906,预测均方根误差(RMSEP)为0.258。对预测集30个样本的预测值与参考值进行t检验时,预测值与参考值无显著差异,说明模型准确可靠,可实现绿茶滋味品质的近红外光谱快速估测。     

长沙市耕地集约利用时空变化分析

为准确把握区域耕地集约利用时间变化规律和空间分异特征,利用2001-2009年长沙市各县(市、区)土地利用变更数据和相关社会经济资料,以耕地集约利用为目标,尝试性地构建了包含3个层次、12项具体指标的耕地集约利用评价指标体系;采用以主成分分析为主的方法评价长沙市各区域耕地集约利用时序变化规律;以模糊综合评判为主的方法评判长沙市耕地集约利用空间分异特征。结果表明:2001-2009年,市辖区和东部远郊的浏阳市耕地集约利用度波动式上升趋势明显;东部中郊的长沙县耕地集约利用度经过前期(2001-2004年)短暂的上升-下降后,呈连年快速增长的态势;位于西部中、远郊的望城和宁乡2县耕地集约利用度变化轨迹基本上体现为持续稳步增加。2009年,市辖区和西部中郊的望城县耕地处于高度集约利用状态,集约利用综合评分分别为0.8638、0.8456;东部中郊的长沙县耕地处于中度集约利用状态,集约利用综合评分为0.7643;西、东部远郊的宁乡县和浏阳市耕地处于一般集约利用状态,集约利用综合评分分别为0.6902、0.6645。2种方法的集成运用为相关地区为耕地集约利用评价研究提供了借鉴,研究结果为促使长沙市在经济快速发展过程中耕地集约利用水平的提高提供了决策支持。     

陕西省渭南市卤阳湖盐碱地土壤肥力综合评价

为全面认识,有效管理和保护陕西省渭南市卤阳湖盐碱地土壤,分析了该地区土壤物理性质和盐碱特性。同时采用主成分分析法结合norm值,筛选出有机质,碱解氮,速效磷,速效钾,CEC,ESP,电导率和土壤容重8项指标,建立了该地区土壤综合质量评价最小数据集。结果表明,该地区土壤质地较黏重,土壤有机质(0.31)、碱解氮(0.39)、速效磷(0.26)、速效钾(0.38)的隶属度均值很小,是该地区土壤养分的主要限制因子。土壤容重隶属度为1,CEC隶属度为0.64,土壤碱化度(ESP)隶属度为0.61,说明该地区土壤紧实,但碱性极强。总之,利用加权求和指数法计算土壤肥力综合指数为0.277,说明该地区土壤肥力处于较低水平,需采取适当措施进行改良,以提高土壤肥力。     

区域农业循环经济能值评价的实证研究

本文将能值理论与区域农业循环经济理论相结合,提出一套包括经济社会发展、资源减量投入、资源循环利用和资源环境安全等方面指标体系的区域农业循环经济的能值评价方法,并以吉林省西部进行实证研究。结果表明,1985—2004年期间,吉林省西部农业生态经济系统的能值投入和产出均呈明显的增长趋势,系统中物质循环利用及有效能值的转化率明显提高,种植业与畜牧业耦合程度有所增强,农业循环经济发展趋势得到明显加强,2004年农业循环经济综合评价指数是1985年的1．257倍;但资源减量投入和资源环境安全仍是吉林省西部农业循环经济发展的主要障碍,必须因地制宜地制定相关政策和措施加强农业循环经济建设。     

岷江上游1974-1995年间景观变化

Landscape changes were traced over the 20 years from 1974 to 1995 in the upper Minjiang River basin, one of the most important forest regions in China, based on satellite image interpretation to provide basic data for local decision-making as well as sustainable landscape use and management. Results revealed that landscape from 1974 to 1995 changed at the regional scale as the area of forestland decreased, while cropland, shrubland, economic forest, grassland, and built-up land increased. Landscape changes mainly occurred in forestland, shrubland, grassland, economic forest, and built-up land. Moreover, the changes among forestland, shrubland, and grassland were the largest, influencing the whole characteristics of the changes in the basin. Analysis of the changes between 1974 and 1995 in the study area indicated that landscape heterogeneity and fragmentation increased, whereas landscape connectivity decreased. There were multiple reasons for landscape changes. A principal component analysis （PCA） was used to quantitatively study driving forces of landscape changes. The PCA results showed that economic and population factors were the principal driving forces of landscape changes from 1974 to 1995 in the upper Minjiang River basin, and that PCA was a suitable method for investigating driving forces of landscape changes.     

江西省耕地的动态变化及驱动因子

利用江西省1990—2009年耕地变化数据以及社会经济资料,分析了该区域耕地动态变化的时空特征,并将主成分分析和多元线性回归分析相结合,揭示了江西省耕地数量变化的主要驱动力。结果表明,江西省耕地数量变化在时序上呈现出先减少后增加的趋势;在空间上区域差异性较大,不同时期各市耕地利用动态度波动较大;江西省耕地动态变化的主要驱动因子包括经济增长、社会发展和农业科技提高3个主要类别,总体上,耕地数量变化与人口、GDP、全社会固定资产投资、3大产业、耕地产出率以及农机机械总动力之间存在着显著相关性,在第1主成分中经济和人口两大因子是主要的驱动因素,第2主成分中农业科技进步是主要因子。     

基于数据包络分析法的吉林省土地利用生态效率时空演化规律研究

[目的]分析吉林省土地利用生态效率时空演化规律,提出土地利用优化方案。[方法]利用数据包络分析(DEA)的CCR-I模型,对2002—2011年吉林省9个地市(州)的土地利用生态效率进行评价。[结果](1)2002—2011年吉林省松原、白城、延边3个地市(州)土地利用生态效率均为DEA有效;而长春、吉林、四平、辽源、通化、白山这6个地市的土地生态效率呈波动式变化;(2)吉林省的土地利用生态效率呈现中部低而东、西部高的空间分布规律.[结论]氨氮、COD、二氧化硫、废水、烟尘等排放量是影响土地利用生态效率低下的主要因素。     

吉林省蒸发皿蒸发量时空变化特征及其成因定量化分析

为了分析气候变化背景下吉林省蒸发皿蒸发量时空变化特征及其成因,利用吉林省45个气象站1970-2014年的蒸发皿资料,分析45 a蒸发皿蒸发量的变化趋势,同时结合其他常规气象资料定量化分析了影响蒸发皿蒸发量变化的因素。结果表明:过去45 a中吉林省年蒸发皿蒸发量呈显著下降趋势(-22.49 mm/10 a)。四季中,春季蒸发皿蒸发量减少的最多,而其他3个季节中虽有小幅上升,但并不显著。影响吉林省地区年蒸发皿蒸发量变化主导因子是风速和水汽压差,由于负贡献超过正贡献,导致45 a中年蒸发皿蒸发量呈下降趋势。影响春季蒸发变化的主导因素是风速,而夏、秋、冬3个季节中的主导因素则是水汽压差。空间上,影响吉林省西部和中部蒸发年变化的主导因子是风速和日照时数,而南部地区则是水汽压差。四季中,风速和日照时数是影响多数气象站春季蒸发变化的主导因子,其他季节中水汽压差的正贡献是影响蒸发变化的主导因子。     

基于ESI模型的经济发展对生态环境压力定量评价

生态环境压力指数(ESI)法是评价区域经济发展对生态环境压力的一种定量模型。本研究采用改进的ESI模型,对2000—2010年吉林省社会经济发展对生态环境构成的压力特点及变化趋势进行时间序列分析,并对吉林省各主要城市2010年的生态环境压力状态进行空间序列分析,以期为吉林省生态环境保护与相关产业结构调整提供科学依据。评价结果表明:2000—2010年,随着经济发展,吉林省的生态环境压力处于不断增加的趋势,尤其2005年的生态环境压力增幅明显。并且2008年以来压力构成从生态环境污染型转变为资源能源消耗型。2010年的压力空间分布特征为:以长春市、吉林市为代表的吉林省中部地区由经济发展带来的生态环境压力最大,东部地区较小,西部地区最小。长春、四平、松原、辽源、白城为资源能源消耗型压力,吉林、通化、白山、延边为生态环境污染型压力。     

黄土丘陵沟壑区纸坊沟小流域农业生态安全态势变化的驱动力分析

以黄土丘陵沟壑区纸坊沟小流域为研究对象,利用1985-2006年调查和监测资料,综合现有研究成果,将主成分分析和通径分析方法相结合,分析可能影响农业生态安全态势变化的各因子,探讨农业生态安全态势变化的驱动力。结果表明：自然条件是影响黄土丘陵沟壑区纸坊沟小流域农业生态安全态势变化的基础,人文社会经济条件是其变化的主要驱动力,具体可归纳为经济发展、人口压力、流域产业结构调整和农业科技进步4类因子;此外,国家和区域的相关政策、农业产业链与资源量相关度对农业生态安全也有一定影响。     

赣江源区主要土壤抗蚀性能对比

 为了对江西省赣江源区内主要土类的抗蚀性能进行研究,测定各土类的有机质质量分数、密度、抗蚀指数、团聚度、团聚状况、分散率、分散系数、结构破坏率和水稳性团聚体含量等抗蚀性指标,进行主成分分析。结果表明,土壤的抗蚀性大小顺序为:山地矮林土(74.67)>黄壤(61.90)>山地黄红壤(47.26)>黄红壤(44.77)>紫色土(39.79)>红壤(28.34)。在红壤、紫色土区域不仅要预防以暴雨为主要侵蚀力的水土流失,而且需采取相应的措施增加地被物覆盖度、减少人为破坏,以及通过施肥等措施增加土壤的抗蚀性,从而减少水土流失;山地黄红壤、黄红壤区域必须对民众做好宣传工作,在开发利用的同时加强人们对生态环境的保护意识,避免边治理边破坏现象一再发生;黄壤和山地矮林土地区,在综合利用时注意保持现有的良好生态环境,尽可能地避免有利于水土流失活动行为的发生;土壤有机质质量分数、团聚度、团聚状况是评价赣江源自然保护区土壤抗蚀性强弱的最好指标。     

基于熵权TOPSIS模型的江西省土地利用多功能及其障碍因素动态分析

[目的]分析江西省2004—2017年间土地利用多功能状况,为区域土地持续利用提供支撑。[方法]构建评价指标体系,基于熵值法确定各指标权重,运用TOPSIS模型综合评价了江西省土地利用多功能变化状况,并采用障碍度模型剖析了主要限制因素。[结果] 2004—2017年江西省土地利用综合功能变化动态度为297.90%,经济功能、社会功能和生态功能变化动态度分别为224.37%,207.14%,2 021.61%;生态功能障碍度逐年下降,经济功能障碍度波动上升,2010年之后主要障碍因子有综合恩格尔系数、产业结构、经济密度、人均GDP、废水排放强度、人均水资源和城镇登记失业率等。[结论]江西省土地利用功能总体呈现增长变化趋势,但各项功能变化有所差异,其中土地利用生态功能变化最大;土地利用功能实现从经济社会型向生态社会型转变;不同阶段限制土地利用功能发挥的因素有所差异,目前主要为经济障碍因子。