农村土地承包经营权调查中面积精度问题分析

面积精度是农村土地承包经营权调查的主要技术指标之一,为确保农村承包土地调查的面积精度,该文以界址点精度和面积精度的关系为基础,结合测量误差传播理论,从理论上分析了农村承包土地调查面积精度的影响因素,从实践角度分析了不同调查方式界址点精度对面积精度的影响。分析表明：1）地块面积精度主要受界址点精度、地块面积和地块形状（长宽比）的影响;2）仅从满足面积精度的角度考虑,实测法适用于全国所有地区,南方大部分区域可采用不低于1∶1000的比例尺,北方大部分区域可采用不低于1∶2000的比例尺;3）采用比例尺为1∶10000的国土“二调”影像开展承包经营权调查时,平地区域南方和北方的地块面积不应小于1.25和4.56 hm2,山地区域不应小于2.81和10.25 hm2。该研究为不同方式调查农村承包土地的面积精度问题提供了理论和实践参考。     

基于拖拉机作业轨迹的农田面积测量

为了精确测量拖拉机在农田作业时的作业面积,以评价拖拉机的作业效率。该文选用双星定位(GPS卫星和伽利略卫星)接收机采集定位数据,采用自适应卡尔曼滤波算法提高接收机单点定位精度,利用高斯投影算法将GPS接收机采集经纬度转化成平面坐标来计算面积。选用回耕法、梭形耕法、套耕法3种方法旋耕地块,利用安装拖拉机上的GPS识别出作业轨迹,利用图像处理计算3种方法的有效作业面积、实际作业面积和重漏耕面积。试验表明:卡尔曼滤波提高了GPS单点定位精度;面积测量相对误差为2.09%;地块1(回耕法)漏耕率为14.29%,重耕率为6.19%,地块2(梭形耕法)漏耕率为10.72%,重耕率为5.54%,地块3(套耕法)漏耕率为1.80%,重耕率为6.82%。随测量面积增加,测量精度越高;套耕法效率最高,梭形耕法其次;回耕法的漏耕率最大,作业效率最低。     

宁夏盐池县土地生产潜力评价研究

为了更好的解决荒漠化地区土地利用存在的问题,确定合理的土地利用规划,该文以位于半干旱区农牧交错区的宁夏盐池县为例,探讨该区土地潜力,建立了半干旱区农牧交错区土地潜力评价系统和指标体系,并筛选出评价主导因子,依据区域内的土地利用现状,将该区域分为17个地块,在地理信息系统下建立其属性数据库,结合有关专家判断,根据权重法对每一地块的土地潜力等级进行了评价.盐池县是宁夏沙化土地面积最大,风沙危害最严重的地区,沙化土地面积达5.6万hm²,占全县土地面积的75.14%.     

泰安市平原土地整理项目区土壤质量评价

土壤质量是当前研究的热点问题,是关系土地整理成败的关键.该文以泰安市平原土地整理项目区土壤质量为研究对象,对土壤质量进行了定量化评价.在利用GPS进行野外采样的基础上,确定了以整理后1a、2a和4a地块为采样点.通过室内化学分析,得到了各采样点的属性数据.在具体的土壤质量评价时,根据研究区特点,选用速效养分、有机质、pH值、容重和电导率作为基本的评价因子,并在ArcGIS下对采样点属性进行kriging插值形成综合指标值分布图和土壤质量等级分布图.结果表明:整理后4a的地块养分分布最不均一,土壤质量较整理后1a和2a的地块有了明显的提高,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等级占了整个地块面积的56.77%.     

基于高斯HI颜色算法的大田油菜图像分割

针对自然条件下光照条件变化给大田油菜图像分割带来的问题,该文研究了油菜图像的高斯HI颜色分割算法,为作物生长发育周期的自动识别提供前期准备。已有统计结果表明,在仅保留绿色作物的图像中,不同色调值的像素数量服从高斯分布。该文将去掉背景信息的样本数据从RGB颜色模型转换至HSI颜色模型后,统计各个光强的所有像素对应的色调值,并计算其期望值和方差,依次得出所有强度所对应色调值的期望值和方差,建立出油菜作物色调强度查找表(hue intensity-look up table)。在此基础上,计算每个像素的色调值和期望值之间的差值,若差值小于阈值,则像素被分割为作物,否则为背景。为了在高斯HI颜色分割算法中确定合适的阈值,该研究选取了45幅不同天气状况(晴天、阴天和雨天)不同发育阶段(苗期、三叶期和四叶期)的油菜图像作为样本,探讨阈值的选取与分割结果的关系。结果表明阈值在[2.4,2.6]内分割效果最佳,油菜目标的形状特征完整度最好。为了对图像分割结果进行评价,分别利用高斯HI颜色模型、CIVE(color index of vegetation extraction)、EXG-EXR(excess green-excess red)、EXG(excess green)和VEG(vegetation)算法对15幅不同天气状况的图像进行分割。从视觉效果上来看,高斯HI算法仅需少量样本,即可达到满意分割效果。与其他方法相比,高斯HI颜色分割算法的误分割率(misclassification error,ME)仅为1.8%,相对目标面积误差(relative object area error,RAE)仅为3.6%,均优于其他4种算法的试验结果。在分割结果稳定性上,高斯HI颜色算法表现最好,其ME和RAE值的标准差最低,分别为0.7%和4.5%。试验结果表明,高斯HI颜色算法能取得较好的分割效果,而且对光照条件变化并不敏感,同时,能够充分保留油菜形状特征的完整性,为后期油菜生长发育周期的自动识别提供可靠数据。     

基于地块尺度多时相遥感影像的冬小麦种植面积提取

针对仅利用单一遥感影像数据获取农作物信息精度不够问题,该文选择冬小麦主产地河南省兰考县乡镇作为研究区,以2017年多时相中分辨率Landsat8 OLI影像和Google earth上下载的亚米级高分影像为遥感数据源,结合光谱差异和农田地块信息实现冬小麦的精确提取。该算法首先构建不同时相决策树模型,分别实现2个时相的冬小麦区域初步提取;其次通过将对高分影像多尺度分割产生的地块信息分别与2个时相冬小麦播种面积初步区域相互叠加,完成地块单元控制下的冬小麦播种面积分地块统计,并通过设定不同统计阈值,分析落在每一地块单元下的冬小麦区域,生成基于地块单元的冬小麦播种面积分布图;最后通过多时相交叉验证,获取最终冬小麦播种区域。结果表明：该方法能更加准确提取冬小麦种植面积,保持较低的误判率（1.3%）水平下,得到较高的提取正确率（95.9%）,较通过对比单一Google earth高分辨率影像获取冬小麦精度（85.6%）高,该研究对通过融合多源多时相影像数据获取农作物提供参考。     

基于混沌优化K均值算法的马铃薯芽眼的快速分割

为提高芽眼分割的准确性,该文实现了基于混沌优化K均值算法的马铃薯芽眼的快速分割。K均值算法具有有效性及易于实现的优点,但是容易陷入局部最优值的缺点造成了其聚类结果的不准确。混沌系统由于其遍历性和不重复性,能够以较快的速度执行全局搜索。该文提出的算法的主要思想就是将混沌变量映射到K均值算法的变量中,用混沌变量代替其寻找全局最优值。分割试验结果表明:该文提出的算法,不仅在分割准确性上优于当下流行的K均值算法和模糊C均值算法,而且在运行时间上也更胜一筹,K均值算法和模糊C均值算法分割一幅马铃薯芽眼的图像所需的平均时间分别为2.895 5 s和3.556 4 s,而该文提出的算法仅需1.109 s。当聚类数大于3时,该文提出的算法在运行时间上受聚类数目的影响非常小,这一特点可用于其他一些适合聚类数大于3的农作物上。试验结果还表明,对于该文中的样本,最佳聚类数不宜超过3。最后,精度试验验证了该文提出的算法能够对样本中的马铃薯芽眼实现完全,无遗漏的分割,总的分割精度为98.87%,其中,对正常的马铃薯芽眼分割精度可达100%,对特殊马铃薯的芽眼分割精度为91.67%,总体分割精度较好。因此,该文提出的算法能够为后续种薯的自动切块提供参考。     

中国土地整治资金在省际间分配及土地整治效果

为研究不同资金分配目标下中央分成新增建设用地土地有偿使用费(简称中央分成"新增费")省际分配方案对土地整治效果的影响,该文在分析"新增费"分配使用目标的基础上,对中央分成"新增费"省际分配方案进行了优化设计,建立了反映中央分成"新增费"分配数额与土地整治效益动态变化关系的BP神经网络模型,对不同中央分成"新增费"分配方案下的土地整治效益进行预期分析。研究结果表明:在不同分配目标下,相关因素对中央分成"新增费"分配效率的影响有显著差异,因素选取及权重确定应按照不同分配目标进行灵活设定。研究结果表明,同一中央分成"新增费"分配目标下,中央分成"新增费"产生的土地整治效益中,社会效益最高,经济效益次之,生态效益最弱;同一类型的土地整治效益由高到低依次为综合效率目标、土地利用效率目标、耕地保护目标、资源优化配置与公平目标;不同省份的土地整治效果根据不同的分配目标和土地整治的效益变化各异,但经优化设计后,整体上效益值呈现增长的比例较高,显示出中央分成"新增费"分配方案经优化设计后,土地整治效益得到增强。     

内邱县矿区土地复垦的物元模型研究

针对矿区土地复垦方案设计问题，该文提出了基于物元特性的规划方案设计方法。在分析物元特性：发散、可扩、相关、共轭的基础上构建了矿区土地复垦的物元模型，该物元模型的特征值包括：自然状况、地质构造、复垦工艺、沉陷状况、开采状况、资金、政策措施以及保护意识。首先根据物元特性，对物元三要素：事物、特征、量值进行物元变换，得到多个物元模型，建立复垦方案集，并依据实测特征量值获得复垦初选方案；进一步建立以土地生产值、生产成本、农民人均增加收入、生态系统稳定性、生物多样性、景观多样性为特征值的物元模型，对初选方案建立关联函数，通过评价初选方案的优化程度获得最终方案。以项目区的冯村沉陷地块复垦为例，介绍了采用物元模型和优化程度评价方法进行矿区土地复垦规划的过程，体现该方法的推演性和逻辑性。     

采用K均值聚类和环形结构的狭叶锦鸡儿木质部提取算法

针对木质部交互统计误差大、效率低、重现性差、劳动强度高和传统图像处理算法精度不理想等问题,该文以狭叶锦鸡儿木质部切片图像为研究对象,根据木质部特点提出基于K均值聚类算法和环形结构提取算法相结合,实现木质部准确提取的方法。首先通过动态巴特沃斯同态滤波法对30幅供试图像进行光照不均校正,然后采用K均值聚类法对光照补偿后图像初分割,最后采用环形结构提取算法实现木质部提取计数。试验结果表明:采用K均值聚类算法对光照补偿后的木质部图像初分割分割误差R(section error, R)、过分割误差OR(over-segmentation error, OR)和欠分割误差UR(under-segmentation error, UR)均值分别为5.15%、1.48%和6.46%,优于未光照补偿和3R-G-B算法;该文提出的环形结构提取算法对初分割后木质部图像检测的平均相对误差为2.26%,比分水岭法低11.69个百分点,比凹点匹配法低4.93个百分点。从速度上看,该算法平均耗时3.17 s,比分水岭法快1.40 s,比凹点匹配法快4.88 s。该算法检测的均方根误差RMSE(root mean squared error, RMSE)为0.52%,约相当于分水岭法的1/3,约相当于凹点匹配法的1/2,该算法优于其他2种分割算法;在图像结构复杂、光照不均匀、内部分布不均等缺陷条件下,该文算法也能很好地实现木质部的分割和提取。该方法不仅能对狭叶锦鸡儿木质部自动分割和提取,也可为其他植物木质部分割提取提供参考。     

基于线性规划运输模型的农地整理权属调整

农地整理中的权属调整是缓解耕地破碎化最有效的工具之一,对农民意愿的忽视以及调整方法的不合理却阻碍着权属调整的推广。该研究以江西省黄玲乡农地整理项目为例,采用线性规划运输模型,以满足农户意愿为目标,进行权属调整,并将其与传统调整方法进行了比较。结果显示,基于线性规划运输模型的权属调整能够使地块数量减少71.71%,使地块与农居点距离减小7.16%,使75.04%的农民调整后的地块保留在调整前集中所在的田块,并在以上3方面以及调整精度上均优于传统方法;但是在减小地块分散程度上劣于传统方法;在调整效率上则与传统方法在不同阶段各有优劣。研究认为,基于线性规划运输模型的权属调整能够在缓解耕地破碎化的同时,最大程度地满足农民的意愿,具有良好的应用价值。目前,丰富权属调整方法体系,根据项目条件和农民偏好选择合适的方法,是促进权属调整大规模推广的有效途径。     

黄土丘陵沟壑区乡村聚落分布格局特征与类型

为了进一步深化乡村聚落微观研究,为新时期新农村建设提供基础支撑,该文利用延安市宝塔区2015年Google earth遥感影像,运用探索性空间数据分析模型与格网分析法,定量分析了延安市宝塔区乡村聚落的空间分异特征,并基于多维组合特征划分了乡村聚落类型。结果表明:1)乡村聚落空间整体上呈集聚分布模式,且分布密度北高南低,密度大于5个/km2的聚落斑块,主要在桥沟镇和川口乡以北;聚落规模存在高值集聚特征,空间分布呈"Y"型结构;乡村聚落分布随高程、坡度变化呈正态分布,且81.42%的乡村聚落斑块最临近道路距离小于500 m,59.7%的乡村聚落斑块耕作半径为700~800 m;聚落形状指数受不同等级道路影响较大,高值区主要沿国道和省道分布,低值区主要分布在三、四级油路和砂石路。2)蟠龙川样带内聚落格局特征受地形与耕地资源影响较大,210国道沿线聚落格局受经济发展水平影响较大。3)基于多维特征组合矩阵将乡村聚落布局划分为9类,小规模-劣势区-集中分布和小规模-劣势区-离散分布是主要问题区。乡村聚落优化应立足于不同类型、因地制宜、分区推进,主要问题区实施优先整治战略,保障生态安全。     

基于农地流转的山地丘陵区土地整治技术体系优化及实证

为推动山地丘陵区农业现代化,该文论述了农业转型中的资源流动过程、优化路径和整合技术,并以重庆市江津区小园村为示范点进行了实证。研究发现,通过土地流转与土地整治联动实施,能够整合土地流转以经营权集中为方向的产权调整功能和土地整治的工程改造功能,既克服了土地集中过后田块归并整形和基础设施配套难题,又弥补了以农户地块为单元的工程规划与设计缺陷,适应了农业转型发展的资源流动与整合需求,为各类资源要素的耦合协调奠定了产权基础和工程基础。将基于土地流转的资源优化路径及其驱动下集成的土地整治技术体系应用于实践。结果显示,应用前后,示范点土地流转率由10%增至36.5%,农地适度规模经营比例由5%增至54.02%,农业产业多样化指数由5增至18.56,平均田块密度由10.90降至6.69块/hm~2,耕作田块形状指数由15.85降至11.18,有效土层厚度由35~40 cm增至50 cm;同时,灌溉保证率提升13.15%,田间道密度提升值为41.39 m/hm~2,生产路密度提升值为87.04 m/hm~2,农业机械动力提升130.77%;农村建设用地复垦率达26.52%,农民新村建设集中率达39.56%,宅基地拆除废渣就地处理率达81.45%,农村建设用地复垦统筹城镇建设用地率达70.24%,农户宅基地复垦增值水平平均每户89 195元。由此可见,在山地丘陵区崎岖地貌背景下,释放农业规模经营的资源优化效应关键在于土地流转与土地整治联动实施,而基于农地流转的土地整治技术体系优化,能够为山地农业适度规模经营提供技术支撑。     

基于空间聚类的平原旱作农区土地平整单元区划分方法

平整工程是土地整治项目的重要组成部分,其工程量和投资都占整个项目的很大比例,平整过程中通过合理规划土地平整单元区可以有效降低工程投资,并最大限度地满足农业生产需求。该文提出通过空间聚类划分平整单元区的方法,并基于工程量、平整度和单元区斑块规则度构建了用于确定最佳分区数及其平整单元区分布的目标函数。采用该方法对研究区进行平整单元区划分并计算相应评价参数,结果表明:随着分区数的增加工程量逐渐降低、分区间高程差升高,平整度下降、分区形状指数减小规则度升高,目标函数值随分区数增加呈现先降低后升高的趋势,根据目标函数的低谷可确定最优分区数目;相对于经验法,空间聚类法的工程量下降24%,高程极差下降11%,对于平整后项目区的平整工程量和平整度有较大地改善,但分区斑块形状指数增大11%,分区规则性降低,因此在实践中可将空间聚类法划分结果作为基础,再依靠专家经验对方案进行调整,以充分发挥2种方法各自的优势。     

基于景观格局的农用地整理道路规划布局方法

探索基于景观格局理论的农用地整理道路规划布局方法,使农用地整理中道路规划布局与景观格局相结合。该文运用景观格局廊道特征指数建立农用地整理中道路规划布局标准,以arcGIS软件作为工具进行农用地整理道路规划布局。研究发现,运用景观格局廊道特征指数建立农用地整理中道路规划布局标准明确了改善项目区景观格局方面的目标,指导农用地整理从景观格局角度规划布局道路,可完善项目区景观功能及结构,提高项目区土地生态系统稳定性。     

基本农田保护区规划调控下的土地利用空间重构分析

为了提高基本农田保护区专项规划对土地利用的空间导向作用,加强基本农田建设,探索土地利用空间重构的技术方案。该文以顺义区杨镇基本农田保护区专项规划分析为例,通过划定12个基本农田保护区,利用农用地分等成果,辅助耕地邻域替代评价和适宜性评价方法,确定了保护区内设施农用地、农村居民点用地、未利用地的土地整治方向,以及整治地块的空间分布和时序安排。分析结果显示,一、二、三级土地复垦整治地块面积为459.44hm2,未利用地高、中度适应性评价面积为35.12hm2,对该部分地块的整治能有效地增加基本农田保护区内耕地的比例;农田景观指数分析结果显示,随着待整治地块向耕地转变,基本农田保护区内耕地的集中连片度不断提高。基于土地整治行为的土地利用空间重构方式,成为编制基本农田区专项规划的有益探索,深化了对土地利用规划的研究。     

农用地分等及土地开发整理成果在耕地占补平衡中的应用

解决耕地占补平衡中补充耕地数量和质量不到位等问题,对保障国家的粮食安全具有重要意义。该文借助GIS的空间分析功能,以鄂尔多斯-安平-沧州输气管道工程(盂县段)项目为基础,进行微观案例分析,探索农用地分等及土地开发整理成果在耕地占补平衡中的具体应用。研究结果表明:1)基于农用地分等成果,可以准确定位被占耕地的数量及空间布局,经过计算和分析,确定被占耕地等级。2)基于农用地分等和土地开发整理成果,可以确定补充为耕地的土地利用等别、数量及空间布局,补划为基本农田的一般农田的等别、数量及空间布局;可以保证补充耕地的等级和数量不低于被占耕地的等级和数量;补划为基本农田的等级和数量不低于被占基本农田的等级和数量;补充的耕地与其他耕地集中连片。3)耕地异地占补平衡当中,交易机制不健全,耕地占补平衡指标价格区域间差异甚大,在解决耕地占补平衡指标交易问题的基础上,将补充耕地及基本农田补划的方法推广到耕地异地占补平衡中,为耕地占补平衡提供更科学的方法。     

系统论视角下欠发达县域城镇低效用地识别与再开发策略

城镇低效用地识别与再开发研究对提升土地利用效率与促进城镇高质量发展具有重要意义。基于系统论视角以山西省山区贫困县榆社县中心城区为案例地，将影响低效用地形成因素归纳为内部性质和外部特征两个维度，构建因地制宜的城镇低效用地识别评价指标体系，利用组合矩阵模型划分城镇低效用地内-外部性组合指数等级，辨识欠发达县域城镇低效用地范围，并提出城镇低效用地再开发策略。结果表明：1）榆社县商业用地内-外部性指数等级分布较为均匀，工业用地内-外部性指数等级均集中于低等级，居住用地内-外部性指数等级存在一定差异，其中外部性指数等级以低等级为主，内部性指数等级则表现出低等级与高等级均匀分布的特征。2）榆社县最终确定城镇低效用地25块，商业和工业低效用地占比不到10%，空间分布较为零散，不具有典型的空间性；居住低效用地占低效用地比例的90.06%，主要集中分布于城镇边缘地带和中心区域，可见居住用地仍然是欠发达地区城镇低效用地再开发主体。3）城镇低效用地存在空间分布和用地类型双重差异性，榆社县城镇低效用地再开发需针对空间分布特征和内-外部性主导影响因素精准施策，促进区域新农村建设。     

基于多层级指标的省域耕地质量评价体系构建

为了更好表征耕地质量的空间差异,服务耕地的保护与管理,合理的耕地质量评价体系更为重要。省域尺度耕地质量评价现有思路与方法的改进,能够科学量化省域内耕地质量的分布,实现耕地质量省级统筹可比。该研究试图建立以表征气候影响的熟制为控制轴,以土地条件和工程条件为评价轴的评价体系,并且构建级别评价三维魔方,创新评价结果查询模式。选择河北省内丘县为研究区进行试点评价,评价结果显示,1级地9 681.30 hm~2,占全县耕地总面积的31.88%;2级地11 708.28 hm~2,占38.56%;3级地6 739.46 hm~2,占22.19%;4级地2 112.59 hm~2,占6.96%;5级地123.55 hm~2,占0.41%,多层级指标方法评价结果对内丘县域内耕地质量的分布规律有较好的表达,与县域自然地貌条件分布趋势基本一致。评价结果与农用地分等定级成果对比分析表明,多层级指标方法技术操作简捷,显化了整治工程因素,实现了省域耕地质量可比,可为土地整治、耕地占补平衡、基本农田保护及其他有关土地管理工作提供依据。