基于吸收特征参数的有机质含量光谱估算模型研究

连续统去除法是简便、准确而有效地提取光谱吸收特征参数的方法之一.为此,研究利用ASD FieldSpec Pro地物光谱仪在自然环境条件下对不同有机质含量的土壤样本进行光谱测量,提取特征吸收面积来评价与有机质含量的关系,发现基于包含有机质含量敏感波段在内的450～580nm波段范围特征吸收面积建立的有机质含量对数诊断模型预测精度较高.结果表明,土壤有机质吸收特征参数估算模型为土壤肥力的快速测定提供了新的途径.     

基于优化光谱指数的土壤有机质含量估算

基于高光谱数据快速监测土壤有机质含量对于评价土壤肥沃程度具有重要意义。本文试图寻求估算土壤有机质含量的最佳光谱参数,实现土壤养分无损监测。使用ASD Field-Spec3高光谱仪对野外采集的土壤样品进行室内光谱测定,并通过重铬酸钾氧化容量法测定土壤样品有机质质量比;利用两波段优化算法对构建的新算法(SOM_(CI/ND))进行波段优化,筛选基于不同光谱数据(原始光谱反射率及其对应的4种数学变换)运算下的最敏感波段组合,从而建立土壤有机质质量比高光谱估算模型。结果表明:通过归一化光谱指数(I_(ND))和概念指数(I_(CI))比值构建的新算法(SOM_(CI/ND))优化后与土壤有机质质量比之间的相关性显著提高,在光谱原始数据及其平方根、倒数变换形式下,相关系数绝对值达到0.82,且敏感的组合波段集中在2220 nm～2240 nm和2160 nm～2195 nm。基于平方根波段优化的估算模型效果最佳,估算精度为R_p~2为0.84,RMSE_P为2.24 g/kg,RPD为2.89。因此,对光谱数据的适当数学变换有利于优化光谱指数更好地估算土壤有机质质量比,进一步实现土壤有机质质量比高精度动态监测。     

基于有机质特征谱段的土壤Cd含量高光谱遥感反演

针对土壤Cd高光谱遥感定量反演中的机理性不足及数据冗余问题,提出一种基于有机质特征谱段的反演方法。该方法首先提取土壤光谱中对重金属Cd具有吸附作用的有机质特征谱段,进而通过竞争性自适应重加权采样法（Competitive adaptive reweighted sampling,CARS）优选特征谱段,采用偏最小二乘回归法（Partial least squares regression,PLSR）建立重金属Cd的反演模型,并利用郴州矿区土壤实验室光谱数据和哈密黄山南矿区野外光谱数据进行方法验证。研究表明：有机质特征谱段提取在降低数据冗余的同时提高了重金属Cd的反演精度,CARS算法相对于相关系数法（Correlation coefficient,CC）和遗传算法(Genetic algorithm,GA)特征选择具有更高的反演精度,基于有机质特征谱段的CARS-PLSR算法在土壤实验室光谱和野外实测光谱所得验证精度R2分别为0.94和0.80,表明该算法对于实验室和野外光谱均具有一定适用性。研究可为土壤重金属含量高光谱反演的特征波段选择和算法优选提供参考。     

基于作物水分胁迫指数的表层土壤含水率遥感估算

【目的】探究作物水分胁迫指数(CWSI)与表层土壤含水率的空间分布特征,并分析不同下垫面(葵花、夏玉米、春小麦和甜椒)表层土壤含水率的遥感估算精度。【方法】利用MOD16A2遥感数据和气象数据,结合Penman-Monteith(P-M)模型,基于CWSI反演河套灌区解放闸灌域表层土壤含水率,并对不同下垫面的表层土壤含水率进行验证。【结果】CWSI的空间分布与表层土壤含水率相反,CWSI大的区域,表层土壤含水率小;春小麦下垫面遥感估算的表层土壤含水率效果较好,决定系数(R²)为0.748,其次为葵花,R²为0.357;灌溉次数较多的夏玉米和甜椒的表层土壤含水率估算精度较差,可见基于CWSI的表层土壤含水率遥感估算方法对土壤干旱较为敏感。【结论】基于CWSI的表层土壤含水率遥感估算方法更适用于灌水较少且耐旱作物下垫面的表层土壤含水率估算。     

基于HYDRO1K、SRTM3和ASTER GDEM的韩江流域水文地形信息对比

基于HYDRO1K、SRTM3和ASTER GDEM 3种DEM数据,对BTOPMC地形子模型提取的韩江流域地形信息进行了对比分析。结果表明:SRTM3最能精微地反映流域地形特征和土壤水分空间分布格局,ASTER GDEM次之,低分辨率的HYDRO1K则过度坦化了流域地形,使得基于地形指数的流域土壤水分分布趋于均匀,在产流表现上易于饱和,从水文意义上达不到刻画像韩江这一尺度流域的山地、丘陵地形。当水平分辨率达到一定精度时,与水平分辨率相比,DEM的垂直精度对提取地形信息的真实性起控制作用。ASTER GDEM的水平分辨率虽最高,但垂直精度不如SRTM3,所以提取的地形信息不如SRTM3精确。地形信息提取精度与DEM的填洼算法和流向算法有关。BTOPMC采用随区域地貌倾斜度而变化的小高程增量逐步填洼,填洼过程对区域地形信息的扰动较小。在采用D8单流向算法确定栅格水流方向时,沿最陡坡度流向比沿最大落差流向更容易产生水平和垂直流向。但由于HYDRO1K DEM生成时融合了DCW河网信息,2种流向算法对地形指数的影响只限于那些不具有河网信息的源头区域。     

基于高光谱的黑土区土壤重金属含量估测

以黑龙江省讷河市采集的80份黑土样品和高光谱实测数据为数据源,对黑土中铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)重金属元素的光谱反射率及其特征变化进行研究,分析了光谱反射率、光谱反射率一阶微分变换、光谱反射率连续统去除变换、光谱反射率连续统去除一阶微分变换与元素铜、锌、锰含量的相关性,并利用相关系数法提取敏感波段。利用核主成分分析(Kernel principal component analysis,KPCA)方法对高光谱敏感波段数据进行降维及特征提取,将特征信息作为极限学习机(Extreme learning machine,ELM)模型建模的样本数据,构建KPCA-ELM估测模型,进行黑土重金属含量的定量估算。结果表明:KPCA具有较强的非线性特征提取能力,可以有效地选择最佳变量集合,KPCA-ELM模型预测土壤元素含量效果理想,3种重金属元素含量估测的决定系数均达到0.6以上,其中,锌元素预测精度最高,决定系数和均方根误差分别为0.805和3.275 mg/kg,比特征提取前模型预测精度优化了14.0%和18.5%,说明构建的KPCA-ELM模型是一种快速可行的重金属含量高光谱估测方法。     

基于多时相植被指数的云南高原山地冬小麦识别与研究

粮食安全是最根本的民生问题，云、雾等自然因素是影响遥感种植监测的主要因素之一，因此获取精准、高效的耕地种植监测信息的对保障当地粮农安全、粮食估产及面积估算具有重要意义。在利用多时相植被指数（VI）合成模型的构建、农作物特征与耕地信息的可分离性两方面对高原山地农作物耕地面积提取的研究少。本研究基于哨兵2（Sentinel-2）数据，构建了多时相植被指数合成模型，估算了2020-2021年归一化植被指数（NDVI）、增强植被指数（EVI）和红绿叶绿素植被指数（RECI）三种植被指数的提取结果，研究了预测模型与高原山地农作物的相关性，探讨了不同植被指数模型对农作物识别精度。结果表明：①多时相NDVI模型相较EVI、RECI对冬小麦面积提取精度更高，与云南高原山地冬小麦相关性最强，用户精度约为93.28%；②利用三期NDVI组合与两期NDVI组合均可对冬小麦精准提取，但三期NDVI草型提取精度更高。因此，本研究利用多时相NDVI指数模型对冬小麦种植面积的精准预测，证明了该模型可有效适用于云南高原山地冬小麦，并为当地冬小麦面积的预测提供了数据支撑。     

基于阻隔因素的耕地质量分等因素插值方法研究

在山地丘陵区,耕地质量等级调查评价中的分等因素属性值估算受到大、中型山体阻隔影响,造成分等单元各分等因素属性赋值结果的失准。以青海省平安区为研究区,研究基于阻隔因素的分等因素属性值估算方法,并与反距离权重插值、样条函数插值方法进行了交叉验证。结果表明:不同的插值方法对3个分等因素空间分布趋势的模拟基本一致;由于插值原数据的特征与插值原理的不同,导致基于阻隔因素的插值方法对不同的土壤性质表现不一致。土壤有机质和有效土层厚度最适宜的插值方法是基于阻隔因素的样条函数插值,而在土壤pH值插值中,基于阻隔因素的反距离权重插值精度最高;研究区内的土壤有机质含量和有效土层厚度的插值精度比不考虑阻隔因素的样条函数插值的平均绝对误差、平均相对误差、均方根误差、相对均方根误差分别提高了11. 23%、10. 98%、7. 54%、9. 20%和15. 08%、11. 74%、17. 41%、9. 40%;采用基于阻隔因素的样条函数插值方法对有机质含量和有效土层厚度进行插值,二者实测值与预测值之间的决定系数分别为0. 927和0. 901。     

基于改进BPNN-SVR算法的土壤盐分参数与有机质相关性研究

研究土壤有机质含量与土壤盐分参数之间的相关关系,可以为土壤施肥、增产增收及资源有效利用等方面提供理论支撑。研究采集了试验地中165个土样,并测定了土样的HCO~-_3、SO■、Cl~-、Na~+、Ca~(2+)、K~+、Mg~(2+)等离子的含量、土壤全盐含量及土壤有机质含量等数据,研究了土壤有机质含量与土壤盐分参数之间的相关关系以及核函数对预测模型的影响。结果表明:土壤盐分参数与土壤有机质含量之间有较强的相关性,使用基于BP神经网络(BPNN)与回归型支持向量机(SVR)建立的改进BPNN-SVR模型预测土壤有机质含量具有较高的可信度。明确了最优的核函数参数后,随机抽取120个样本数据作为训练集,剩余45个样本数据为测试集,数据归一化后用改进BPNN-SVR预测训练集的决定系数达到0.938,均方差为0.074 2,测试集的决定系数达到0.941 5,均方误差为0.106 5,显示了改进BPNN-SVR优良的泛化能力和预测性能;用传统的BPNN模型预测土壤有机质作为对比试验,测试集的决定系数为0.870 3,均方差为0.116 2。因此,改进BPNN-SVR模型相较于传统BPNN模型的测试集均方差降低了30.99%,决定系数提高了8.18%。在同一训练集和测试集条件下,不同核函数对改进BPNN-SVR模型也有显著的影响,其中RBF核函数表现最佳,决定系数达0.908 6,平均相对误差(5.98%)和均方误差(0.074 6)均小于其他核函数类型。因此,基于RBF核函数的改进BPNN-SVR模型可以利用土壤盐分参数有效地估算土壤有机质含量,且精度和可靠性较高。     

土壤重金属含量光谱估算模型的初步研究

以昆山市水稻土为例,运用统计学相关分析方法,总结分析土壤有机质对不同重金属元素的吸附规律,尝试利用遥感光谱法实现对土壤重金属含量的模型估算.结果表明,研究区土壤有机质对不同重金属吸附强度由大到小的排序为:Cu>Pb>As>Zn>Cd>Ni>Cr>Hg,有机质对Cu和Pb的吸附固持强度较大,相关性显著.基于土壤有机质含量光谱诊断指数,建立了Cu和Pb的光谱估算模型,在一定程度上论证了利用土壤光谱特征间接估算土壤重金属含量的可行性,为土壤重金属污染状况的快速定量评价开辟了新途径.     

北部湾经济区河流环境流量计算

叙述了河流环境流量的基本概念,并介绍了国内外四类计算方法：水文学法、水力学法、生境模拟法和整体分析法。通过水文学法、水力学法和考虑河流中鱼类的生态流速-流量法,对北部湾经济区河流环境流量进行计算。最后,对计算所得三种结果进行对比分析,确定生态流速-流量法计算结果25.75 m3/s,作为北部湾经济区河流——南流江的最小环境流量。     

追踪不可压缩两相流相界面的CLSVOF方法

根据CLSVOF方法的基本思想,将VOF和Level Set两种方法结合起来,用于追踪不可压缩两相流相界面的计算.通过对经典的两相流流动问题的计算,研究了CLSVOF方法对对流输运方程和动量输运方程计算精度的影响,并与VOF方法和Level Set方法进行了对比.研究结果表明:求解对流输运方程时,CLSVOF方法的计算精度明显高于Level Set方法;求解动量输运方程时,CLSVOF方法产生的虚假速度接近于0,基本克服了利用VOF方法求解动量输运方程时的虚假速度势问题.     

农机经济寿命计算问题的探讨与商榷

农机经济寿命的计算关系到企业的经济效益。相对收益率法优于收益最大法,收益最大法优于费用最小法;动态方法优于静态方位;解析法优于列表法。站在系统全局角度来考虑机器更新换代时,所计算的机器寿命并不是经济寿命,而应称为社会寿命。机器的社会寿命是没有现实意义的。     

马斯京根法洪水演算公式参数确定方法的商榷

针对近年来最小二乘法用于马斯京根法出现的一种趋势,从流量演算法的水力学理论出发,剖析了马斯京根法进行洪水演算的原理,指出了马斯京根法中参数的物理意义.同时通过马斯京根法的理论解释,从理论上论证了康吉演算法推算具有衰减特性的洪水波运动必须满足的条件,指出了最小二乘法用于马斯京根法公式参数确定时造成的参数物理意义的模糊,并且该做法并不能从理论上保证该条件的成立以及可能出现的问题,所得结论愿与读者商榷.     

基于无人机LiDAR的天然林与人工林林隙提取

为研究主动遥感进行森林地物分类和林隙提取的效果,分别在天然林和人工林中比较了无人机激光雷达(Li DAR)数据的阈值法、逐像元法和面向对象法3种方法的分类精度和适用性。选取天然林(黑龙江省哈尔滨市帽儿山林场)和人工林(内蒙古自治区赤峰市旺业甸林场)两处试验区,应用阈值法、逐像元法和面向对象法3种方法,对两个试验区采集的无人机Li DAR数据进行林隙、非林隙、其他类型划分。研究结果表明,面向对象法在天然林和人工林试验区中的分类精度和Kappa系数均最高,天然林为82. 43%、0. 73,人工林为91. 74%、0. 88;逐像元法次之,天然林为76. 62%、0. 64,人工林为78. 68%、0. 68;阈值法的分类精度和Kappa系数差异较大,在天然林中的精度极低,为50. 54%、0. 27,人工林的精度较高,为79. 12%、0. 69。面向对象法和逐像元法在天然林和人工林普遍适用,均可以达到理想的分类精度和Kappa系数。阈值法在天然林的精度较低,更适合于人工林的分类,即林分高度趋于一致,且建筑、道路等其他类型干扰较少的区域。天然林的最佳分类方法为面向对象法,人工林的最佳分类方法为阈值法。     

配电系统的停电损失及其评估方法

分析配电系统停电产生的直接和间接影响,总结停电损失类型,概述国外采用的混合用户停电损失估算法、住宅用户停电损失估算法、VOLL法等4种停电损失评估方法,详细介绍国内采用的平均电价折算倍数法、产电比法和总拥有费用法这3种停电损失评估方法,旨在为准确评估停电损失提供参考。     

GREENSPAN茎流法测定茄子植株蒸腾的精度分析

通过盆栽试验和理论计算,对GREENSPAN茎流法在测量作物蒸腾方面的精度及有效性进行了验证。结果表明,GREENSPAN茎流法具有与称重法、P M法相似的测试效果,可以较灵敏地反映不同天气状况下作物蒸腾量的变化规律。与称重法、P M法相比,测值相对误差分别为1.07%~12.78%和 0.5%~19.1%,绝对误差分别为 0.13~1.56 g/(株·h)和0.08~2.20 g/(株·h);且与称重法、P M法的测值均呈极显著直线相关,R2 系数在0.9以上。     

西南山区小流域供水保证率流量计算方法研究

供水保证率流量计算是供水工程规划设计的重要内容,西南山区小流域径流观测资料缺乏,无法用实测径流资料推求。本文提出了三种计算方法,即实测调查法、参数等值线图法和水文比拟法。通过分析研究认为,西南山区小流域供水保证率流量计算以实测调查法为主,参数等值线图法和水文比拟法为辅助验证方法。     

图像降噪的小波精细积分方法

针对图像处理的偏微分方程方法求解效率低的问题,提出了一种小波精细积分法,将小波数值方法和精细积分方法有机结合,利用小波数值方法的自适应性和精细积分方法与迭代步长无关的优良数值特性,有效提高了偏微分方程的计算速度。将该方法应用于基于热传导方程的图像去噪技术中,实验结果表明了该方法的正确性和有效性。     

从沼气中分离高纯甲烷的研究进展——水合物分离法

介绍了一种新型的从沼气中分离高纯甲烷气的水合物法,并与传统的分离方法,即变压吸附法、吸收法、膜分离法,干法脱硫、湿法脱硫和生物脱硫等方法进行了比较,具有显著的高效性和经济性.设计了水合物法分离高纯甲烷气的系统装置.