基于文献计量的农业土地资源监测态势分析

【目的】利用文献计量方法,对农业土地资源监测领域研究态势进行定量分析,系统归纳其发展特征及研究热点,为该领域未来的发展方向提供参考。【方法】基于Science Citation Index Expanded(SCIE)数据库,利用Derwent Data Analyzer(DDA)等分析工具,采用计量分析方法,分析1999—2018年农业土地资源监测领域的发展趋势、主要研究力量及研究热点演变趋势等。【结果】(1)1999—2018年,全球该领域论文发表量整体处于上升趋势,2006年之后进入快速增长阶段。其中,美国在该领域发文量位居第2、论文总被引频次位居第1、篇均被引位居第2,占据主导地位。中国在2012年后呈快速发展趋势,发文量及总被引频次位居第3,但篇均被引及发文期刊与其他主要国家/地区仍存在较大差距。(2)该领域发文量排名前5的研究机构中,中国有3个,美国有2个,其中最活跃的机构是中国科学院。但从发表论文的篇均被引情况看,美国科研机构远高于中国。(3)研究内容上,农业土地资源监测领域研究热点逐渐从土地利用变化、土壤水分、氮等方面向生态系统服务、生物多样性、有机碳、镉污染等方向延伸。(4)研究方法上,前期对模型、GIS应用较多,随着技术的发展及数据的多源化,遥感监测成为主导,情景分析及数据同化也成为新的趋势。【结论】目前,美国在该领域具有较强的竞争力,中国虽然后期有较快发展,但其研究竞争力和创新性有待提高。农业土地利用变化、土壤肥力等是农业土地资源监测领域长期关注的研究热点,虽然逐步外延至对土壤污染、生态系统等方向的监测,但其研究相对薄弱。未来可进一步开展多源数据融合技术,提高数据的利用效率。通过发展多尺度、多技术融合的监测方法,提高农业土地资源监测的精度和时效性,同时应加强对农业土地资源利用的生态环境效应监测,确保农业土地系统的可持续发展。     

农作物长势遥感监测需求、系统框架及业务应用

【目的】农作物长势是农业生产管理的重要依据,也是农情遥感监测业务的重要组成部分。【方法】在当前农作物长势遥感监测研究及业务状况扼要回顾基础上,文章从农作物长势遥感监测需求、系统框架等方面进行了系统总结,并以全球冬小麦长势遥感监测应用为例进行了说明。【结果】农作物长势遥感监测需求可以归纳为服务对象、作物类型、空间范围、地面尺度、监测周期等5个方面,系统框架至少包括数据层、方法层、结果层和服务层4个层次。【结论】针对农作物长势遥感监测技术研究及业务应用的现状,研究提出了以下3个观点:(1)农作物长势遥感监测业务方案是成熟的,但是关键技术研究有待加强;(2)农作物长势概念的深入解析,将有利提高长势遥感监测的业务化能力与精度;(3)针对全球、国家、省级以及县级尺度农作物长势遥感监测,采用不同空间分辨率遥感数据开展监测业务,是今后较长一个时期内农作物长势遥感监测的客观现状。上述研究结果给农作物长势遥感监测业务的建设提供了依据,也明确地指明了系统的服务目标。     

多源遥感数据支撑的耕地质量监测与评价

【目的】耕地质量监测与评价可为土地整治、占补平衡、新增耕地质量评估和基本农田管护提供科学依据,多源遥感为实现长时序大范围的耕地质量监管提供了数据基础和技术支撑。【方法】文章从耕地质量的定义出发,研究了基于遥感技术耕地质量监测与评价的两种策略:(1)从地学特征、土壤特性、环境状况、建设水平和生物多样性等5个维度表达耕地质量的科学内涵,构建以多源遥感数据为基础的耕地质量监测与评价指标体系,并梳理利用遥感技术获取各关键指标因素的方法;(2)从系统思维的角度,利用长时间序列遥感数据监测作物长势间接反映耕地质量综合状况。【结果】以多源遥感支撑的耕地质量监测与评价体系可实现耕地质量信息的实时、大范围获取,对耕地质量监测与评价工作具有重要意义;遥感技术支撑的耕地质量监测与评价,逐渐向更高精度、更多样化和更融合的方向发展。【结论】该研究结果可为耕地质量的实时大范围监管和耕地资源的"三位一体"管护提供参考。     

基于马尔科夫模型的石河子垦区土地利用动态变化研究

【目的】研究石河子垦区近年来土地动态变化,为该地区生态环境保护提供依据。【方法】以遥感数据、土地资源调查数据为基础,基于马尔科夫模型,研究石河子垦区土地利用动态变化。【结果】2010年后土地利用变化的趋势是草地和未利用地减少明显,其中未利用地减少幅度仍为最大;耕地、建设用地逐年增加,其中耕地的增长幅度最大,建设用地变化速度缓慢;其他土地面积均有所增加,只是增幅也较缓慢。【结论】影响石河子垦区土地利用变化的主要驱动因素是经济快速发展和政府决策等社会因素。     

耕地复种系统研究进展分析

【目的】科学认识复种、科学提升复种潜力对于“藏粮于地”战略实施、解决耕地 “要害”具有重大现实意义。【方法】文章基于农业土地系统视角，对耕地复种研究文献进行 系统梳理和归纳，科学发展复种内涵，并对耕地复种研究进展进行总结和评述。【结果】传 统复种定义只针对单一固定年份的研究，而复种系统可以描述多年不同种植方式和休耕策略 是如何结合的，是一种长期性、稳定性、周期性出现的耕地集约化利用方式，与现实种植制 度特征吻合。复种系统遥感制图、从复种系统角度宏观尺度上科学挖掘复种潜力并进行潜力 提升及综合效益评价，将是复种研究的重点方向和内容。【结论】复种系统研究将提供耕地 集约化评价的新视角，可服务于深入理解复种现状和科学挖掘复种潜力，为“藏粮于地”战 略落实、农业可持续发展提供依据和支持。     

热红外遥感及其在农业旱情监测中的应用研究进展

【目的】梳理目前热红外遥感研究进展,探讨热红外遥感技术在农业旱情监测方面的应用现状,为热红外遥感技术在土壤水分反演和旱情监测方面的应用探明发展道路。【方法】文章通过系统梳理和总结国内外热红外遥感及其在农业旱情监测中的应用研究进展,分析了目前研究存在的问题,并对未来热红外遥感在农业旱灾监测中的应用进行了展望。【结果】热红外遥感已经形成多源遥感数据和多时空分辨率数据并存的局面,地表温度遥感定量反演和地表蒸散发遥感估算已经取得较大进展,但热红外遥感数据产品系统生产仍然面临许多问题,尤其是时空尺度、云影响、像元间可比性和反演精度等问题,仍然需要开展深入的研究;目前农业旱情遥感监测已经取得了较大进展,国内外学者提出了多种不同的表征指数监测方法,但由于热红外遥感存在的许多固有问题,农业旱情遥感监测仍面临许多挑战,尤其是从热红外遥感前沿问题出发开展农业旱情遥感监测模型研究。【结论】在对地观测大数据时代背景下,热红外遥感及其在农业旱情遥感监测中的应用,迫切需要进一步深入研究全天候高精度地表温度遥感反演、高精度农田蒸散遥感定量估算、时空尺度转换与多尺度监测、旱情监测机理模型构建等前沿学术问题,同时,这些问题也是农业旱情遥感监测获得突破性进展的重要方向。热红外遥感理论与方法的发展,将有力地推动我国农业旱情监测精度的提高,为现代精准农业发展保驾护航。     

农村宜居环境遥感监测内容分析及初步方案设计

【目的】面向农村绿色发展的需要,为推动农村宜居环境遥感监测业务的开展提供依据。【方法】在农村宜居环境遥感监测内容分析基础上提出初步的建设方案。【结果】农村宜居环境遥感监测内容应包括农村居民点本底调查遥感监测、农村居民点景观监测和农村宜居环境评价3个部分。第一项内容属于资源清查性质的监测,是后续遥感监测与评价的基础,可以采用国产中空间分辨率高分卫星数据为主、机器识别与目视判读相结合的农村居民点本底调查遥感监测方案。第二项内容是村落内格局的监测,属于动态监测范畴,可以采用亚米级无人机影像为主、目视判读结合统计外推技术的农村居民点景观遥感监测方案。第三项内容可以采用遥感监测结果为主、结合综合权重打分的宜居环境评价方案。【结论】文章提出的技术方案充分考虑了农村宜居环境监测的紧迫性以及遥感技术的潜力,是今后较长时期内农村宜居环境遥感监测方案建设的主要趋势。     

遥感技术在智慧农业中的应用研究

现代信息技术的发展使得我国农业朝着智慧农业方向蓬勃发展,显著提高了农业生产的智能化科学化水平,遥感具有远距离感知、无损监测的特点,越来越多地被用于农情监测。对遥感在智慧农业中的应用原理进行了介绍,对遥感在大尺度农情监控上的应用与方法进行了归纳总结,具体包括土地利用现状与土地资源调查、长势监测与产量预报、作物灾害损失评估与预报3个方面,并对遥感在农田尺度信息服务上的应用做了介绍,总结了遥感在智慧农业中应用的瓶颈问题以及今后的发展方向。     

基于多源数据的河南省农业干旱时空变化特征分析

【目的】 全球变化背景下,利用遥感手段实时获取区域农业干旱信息并分析其时空变化特征,是有效进行农业监测预警、保障区域粮食安全的有效途径。【方法】 文章以河南省为研究区域,综合遥感、气象、土壤等多源数据,基于“金字塔”型多层级土壤水分估算模型框架反演土壤水分含量;利用土壤水分状态指数（SMCI）对2000—2020年河南省的农业干旱情况进行监测,分析其农业干旱发生的空间分布和时空变化特征。【结果】 21年间,河南省农业干旱平均发生4.408 9次/年,主要发生在春季和夏季,集中在3月和6月,以轻度干旱和中度干旱为主;秋季和冬季农业干旱则有加剧的变化趋势。河南省SMCI年平均值呈总体上升趋势,其中2019年SMCI平均值最高,农业干旱情况加重;河南省近54%区域农业干旱程度表现出显著加剧的变化趋势,集中分布在东部和中部地区。【结论】 河南省农业干旱情况呈现明显加重的趋势,应及时监测预警、科学应对,减轻其对农业生产的影响程度。     

农业干旱遥感监测的原理、方法与应用

【目的】干旱遥感监测是卫星遥感技术的重要应用和研究方向之一,是对气象、地面调查等技术手段开展农作物干旱监测的重要补充和参考。【方法】在总结国内外目前主要的干旱遥感监测方法基础上,将农业干旱遥感监测方法概括为7个大类,即基于热惯量、冠层温度、作物长势状况、综合冠层温度与作物长势、蒸发(腾)、微波、作物生长模型的干旱遥感监测方法,并对各类方法的主要形式进行了系统性总结。【结果】同前主要的干旱遥感监测方法中,除作物生长模型的反演的监测是土壤含水量外,其他方法大多数是基于遥感度量的干旱程度指标,需要结合地面水分观测值等的标定转化为土壤的水分含量。【结论】从监测原理上看,农业干旱可以认为是光照条件、土壤质地、作物长势、冠层温度4个物理量的函数。在自然条件下,当某个或几个物理量相对一致时,就可以将该理论模型进行简化,使用特定的干旱指数形式对干旱进行量度,这也是当前遥感监测技术监测作物干旱的主要思路。同时,该文对当前国内和国际上的主要干旱遥感监测业务化运行系统进行了介绍,并在此基础上,结合当前遥感监测方法区域适用能力存在的局限性,提出模型区域适应性改进是当前旱情遥感监测业务应用的关键点。同时,随着中高分辨率遥感数据的日益增多,利用中高分辨率卫星数据进行定量化干旱遥感监测技术也是当前干旱遥感监测的重要趋势。此外,干旱遥感监测的不确定性研究也是业务化应用中需要加强的一个方向。