RS与GIS在土地利用/土地覆盖变化中的应用研究(英文)

综述了在土地利用/土地覆盖变化(LUCC)的研究中遥感(RS)和地理信息系统(GIS)的集成及其应用,LUCC研究中的RS与GIS集成的方式与技术途径、以及土地利用/土地覆盖动态变化监测研究、驱动力研究、模拟研究中RS与GIS集成应用实例。并讨论了RS与GIS在LUCC中应用、集成的问题和LUCC研究的技术发展方向。     

基于RS和GIS的东北特色作物种植潜力分析研究

从我国粮食生产的实际现状出发,阐述了特色作物种植潜力分析研究的必要性和重要意义。结合该研究的技术需求,提出了基于RS和GIS等技术的主要研究内容和技术路线以及要到达的主要技术指标。同时对该研究中应用到的主要模型算法提出了自己的见解。     

作物生长模型（CropGrow）研究进展

农业信息技术是基于信息技术与农业科学的交叉融合而形成的新兴技术,催生了数字农业和智慧农业的快速发展。作物生长模型作为其核心内容之一,可以动态模拟作物生长发育过程及其与气候因子、土壤特性和管理技术之间的关系,从而有效克服传统农业生产管理研究中较强的时空局限性,为不同条件下的作物生产力预测预警与效应评估等提供量化工具。本文重点介绍笔者团队在作物生长模型的构建与应用方面形成的总体技术方法、最新研究进展及未来发展思考。通过20多年系统深入的探索和实践,本团队以小麦、水稻等作物为主要对象,以“生理机制解析-模型算法构建-生产力动态预测-效应定量评估-模拟平台研发”为主线,综合运用系统分析、动态建模、虚拟现实、情景模拟及决策支持等方法,开展了作物生长模型CropGrow的构建与应用研究。首先,利用系统分析方法与动态建模技术,构建了机理性与预测性兼备的综合性作物生长模型（CropGrow）,包括阶段发育与物候期、器官发生与建成、光合生产与物质积累、同化物分配与产量品质形成、养分动态、水分平衡以及作物三维形态建成与虚拟显示等子模型,可数字化、可视化表征不同条件下作物生长发育与生产力形成过程;然后,结合地理信息系统（GIS）和遥感（RS）技术,构建了基于模型、GIS和RS有效耦合的区域作物生产力预测技术;进一步量化了气候变化、品种更新、土壤改良、措施优化对区域作物生产力形成的影响,拓展了适宜方案生成、理想品种设计、气候效应评估、耕地利用评价以及农业政策制定等应用技术;最后,运用构件化程序设计思想,基于作物生产数据库、作物模型构件库等,集成开发了基于模型的数字化、可视化作物生长模拟系统与决策支持平台,实现了数据管理、参数优化、生长模拟、遥感耦合、区域预测、方案设计、效应评估、安全预警、产品发布等综合功能。未来作物模拟研究将在完善基础数据库的基础上,进一步提升预测能力、量化基因效应、拓展智能决策、耦合多功能模型等,为粮食生产的预测预警、情景效应的量化评估、生产管理的智能决策、作物品种的优化设计等提供数字化支撑,对于保障国家粮食安全和推进数字农业发展具有重要意义。     

作物生长模型（CropGrow）研究进展

农业信息技术是基于信息技术与农业科学的交叉融合而形成的新兴技术,催生了数字农业和智慧农业的快速发展。作物生长模型作为其核心内容之一,可以动态模拟作物生长发育过程及其与气候因子、土壤特性和管理技术之间的关系,从而有效克服传统农业生产管理研究中较强的时空局限性,为不同条件下的作物生产力预测预警与效应评估等提供量化工具。本文重点介绍笔者团队在作物生长模型的构建与应用方面形成的总体技术方法、最新研究进展及未来发展思考。通过20多年系统深入的探索和实践,本团队以小麦、水稻等作物为主要对象,以"生理机制解析-模型算法构建-生产力动态预测-效应定量评估-模拟平台研发"为主线,综合运用系统分析、动态建模、虚拟现实、情景模拟及决策支持等方法,开展了作物生长模型CropGrow的构建与应用研究。首先,利用系统分析方法与动态建模技术,构建了机理性与预测性兼备的综合性作物生长模型(CropGrow),包括阶段发育与物候期、器官发生与建成、光合生产与物质积累、同化物分配与产量品质形成、养分动态、水分平衡以及作物三维形态建成与虚拟显示等子模型,可数字化、可视化表征不同条件下作物生长发育与生产力形成过程;然后,结合地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术,构建了基于模型、GIS和RS有效耦合的区域作物生产力预测技术;进一步量化了气候变化、品种更新、土壤改良、措施优化对区域作物生产力形成的影响,拓展了适宜方案生成、理想品种设计、气候效应评估、耕地利用评价以及农业政策制定等应用技术;最后,运用构件化程序设计思想,基于作物生产数据库、作物模型构件库等,集成开发了基于模型的数字化、可视化作物生长模拟系统与决策支持平台,实现了数据管理、参数优化、生长模拟、遥感耦合、区域预测、方案设计、效应评估、安全预警、产品发布等综合功能。未来作物模拟研究将在完善基础数据库的基础上,进一步提升预测能力、量化基因效应、拓展智能决策、耦合多功能模型等,为粮食生产的预测预警、情景效应的量化评估、生产管理的智能决策、作物品种的优化设计等提供数字化支撑,对于保障国家粮食安全和推进数字农业发展具有重要意义。     

RS与GIS的结合在区域生态评价中的应用

随着经济的发展,我国的生态问题愈演愈烈,各个领域的专家学者们对生态问题的研究已趋于成熟,但是研究多以传统描述为主,以GIS为基础的生态研究在近10年来也逐步发展。该文以RS与GIS的结合为基础,从不同的方面介绍了RS与GIS的结合在环境生态评价中的应用及其国内外研究现状。     

RS与GIS的结合在区域生态评价中的应用

随着经济的发展,我国的生态问题愈演愈烈,各个领域的专家学者们对生态问题的研究已趋于成熟,但是研究多以传统描述为主,以GIS为基础的生态研究在近10年来也逐步发展。该文以RS与GIS的结合为基础,从不同的方面介绍了RS与GIS的结合在环境生态评价中的应用及其国内外研究现状。     

RS和GIS技术在地震灾害中的应用

在论述遥感RS和地理信息系统GIS功能及其特点的基础上,结合现阶段RS和GIS在国内外地震灾害中的应用现状,重点介绍了RS和GIS在5．12大地震中陕西震区的应用情况,并对该应用的优缺点进行了评估与分析。最后,对RS和GIS在地震灾害中的应用前景进行了阐述。     

应用RS和GIS技术评价区域水土流失情况概述

本文简要介绍了遥感(RS)技术与地理信息系统(GIS),概述了RS与GIS相结合在评估土壤侵蚀程度、预测水土流失风险上的应用,为评估区域水土流失情况提供参考。     

GIS和RS在生态学研究中的应用

GIS作为一种空间信息管理工具,对空间信息具备输入、编辑、存储、分析以及表达功能,在生态学研究与应用领域中引起越来越广泛的重视。RS是以物理、数学、地学分析为基础的综合性技术,具有宏观、综合、动态和快速的特点,是生态学研究中采集数据的主要手段之一。该文介绍了GIS、RS技术的定义,以及GIS和RS在生态学研究中的主要应用,对其在生态学技术的进一步应用作了展望。     

融雪模型研究进展

介绍了国内外融雪模型的研究现状,阐述了现今流行的两大融雪模型(度-日模型、能量平衡模型)的结构、特点以及模型中存在的一些关键问题,并对国内外进展做出总结,指出GIS、RS技术与融雪模型研究有机结合、高时空分辨率分布式融雪模型以及融雪过程中的水热耦合过程将是今后融雪模型研究的重要发展方向.     

“3S”在作物模型中的应用与展望

回顾了遥感和地理信息技术在作物模型中应用的主要方面及其发展过程,分析了遥感、地理信息系统和作物模型相结合的方法和技术难点,并对未来“3S”技术在作物模型中的应用作了展望。     

土壤侵蚀模型的研究现状与展望

土壤侵蚀模型是土壤侵蚀过程定量研究的有效手段,一直是国内外学者研究的重点。介绍了国内外土壤侵蚀模型的主要研究成果,并简要分析了"3S"技术在土壤侵蚀研究中的应用状况。在此基础上,阐述了土壤侵蚀模型研究的发展趋势。     

GIS与空间数据挖掘集成在农业中的应用

随着数据挖掘的发展与日益成熟,空间数据挖掘成为研究的热点之一,可以广泛地应用于地理信息系统、遥感图像处理、计算机利用等领域。进行了GIS与空间数据挖掘集成技术的初探,探讨DM在GIS中应用的必要性与可能性,以解决GIS中面临的"数据丰富但知识贫乏"的瓶颈问题。介绍在GIS数据库中进行数据挖掘,可以发现的知识类型和具体应用,最后以马尔可夫预测法预测未来几年的农业收成状态的实例说明空间数据挖掘技术对GIS的贡献。     

基于国营农场的作物生产信息管理系统设计与实现

【目的】研究基于国营农场规模化农业生产模式下作物生产信息管理系统的作用、功能、以及设计和实现方法。【方法】以新疆兵团农场为例分析国营农场的作物生产信息管理特点,合理划分角色和功能,使用BS（Browser/Server）和CS（Client/Server）混合软件结构模式,基于.net技术体系采用面向对象程序设计方法。【结果】开发了适用于国营农场的作物生产信息管理系统并在兵团130团场进行试运行,系统融合RS和GIS技术,提供了信息采集、录入、管理、统计分析等功能,能够满足国营农场生产管理要求,大大提高工作效率。系统采用基于服务的软件结构,将数据访问封装为Web服务,初步提供异构系统数据共享支持。【结论】通过设计和开发基于中国国情的农作物生产信息管理系统,提高了国营农场的管理效率,并为精准农业相关技术在生产中的充分应用提供了数据支持和系统架构上的探索。     

长期施用化肥和稻草对红壤水稻土肥力和生产力持续性的影响

 【目的】研究长期施用氮（N）、磷（P）、钾（K）化肥和稻草（RS）对中国亚热带地区红壤水稻土肥力变化的趋势和水稻生产力可持续性的影响。【方法】利用1981年建立在湖南省望城县黄金乡第四纪红土红壤发育的水稻土（分类为普通简育水耕人为土）上的定位试验田,对氮、磷和钾化肥及其与稻草长期配合施用的5个处理的土壤肥力和生产力可持续性进行了评价。【结果】氮、磷和钾化肥与稻草长期配合施用能维持和提高红壤水稻土的生产力和土壤肥力;水稻获得了持续高产,土壤有机质、全氮、全磷、可矿化氮量均增加,速效磷和速效氮比试前土壤增加。长期施用氮、磷肥而不施钾肥的NP处理水稻产量、土壤氮、钾逐年降低,稻田系统生产力的可持续性和土壤肥力难以维持。稻草还田对水稻具有显著的增产作用,27年54季的稻草还田配合化肥处理的平均水稻产量比仅施化肥的NP和NPK处理分别增产12.2%和6.7%,稻草的增产作用还随着稻草还田时间的延长而逐年提高。【结论】稻草还田携入的钾与化学钾肥具有相同的营养功能,稻草可替代部分化学钾肥。     

基于模型和遥感的水稻长势监测研究进展

水稻生长模型是集气候、土壤、品种和栽培措施等因素为一体的对水稻的物候发育、光合生产、器官建成、同化物积累与分配以及产量与品质形成等生理过程及其与环境和技术因子关系综合量化的动态数学模型,具有机理性和预测性。遥感影像的信息波段及其组合可以反射作物生长的空间信息,可实现对水稻进行长势监测和估产,具有及时性和广域性。将二者结合用于长势监测不但具有理论研究意义,而且还具有重要的应用价值。在简要概述水稻生长模型和长势遥感监测研究进展的基础上,总结了水稻生长模型和长势遥感监测相结合下水稻长势监测应用的研究进展,并提出一些今后研究设想。     

基于WebGIS的橡胶树精准施肥信息系统的设计与实现

 施肥是提高天然橡胶生产力的重要措施。实施精准施肥技术有助于提高施肥指导的精准度,施肥指导单元面积由原来的百平方千米减小到平方千米级,将进一步提高中国天然橡胶生产的能力及效益。该论文主要介绍了利用3S（GIS、GPS及RS）技术中的GIS技术结合Web技术开发一个基于Internet的WebGIS橡胶树精准施肥信息系统的过程,并重点介绍其中的关键技术及相关模块。