遥感作物制图辅助核事故农业风险决策

【目的】 将作物时空分布数据应用于核事故农业风险决策支持系统,体现遥感作物制图在核事故农业风险决策中的重要性。【方法】 文章以大亚湾核电基地为研究案例,对其周边地区的作物轮作系统进行遥感制图;作物时空分布数据经后处理,上传至核事故农业风险决策支持系统,实现作物样本任务的自动生成,以及放射性核素浓度的时空分布模拟。【结果】 提出的遥感制图方法可以在耕地破碎、云雨繁密区识别作物轮作系统,快速、准确地提供大范围作物时空分布数据。经过处理的作物时空分布数据,能够方便地应用于决策支持系统,辅助完成特定或优先区作物样本任务点的自动生成,以及放射性核素浓度时空分布的模拟。【结论】 遥感作物制图与核事故农业风险决策支持系统相结合,可进一步提高采样的有效性,提升放射性核素空间和时间分布模拟与预测的准确性。从而帮助决策者制定核污染监测和评估策略、修复计划,科学指导农业生产的恢复。未来,有必要深入研究遥感作物制图在核事故农业风险决策中的应用,充分发挥遥感技术与数据的优势,规避核事故对农业生产带来的风险。     

基于Sentinel-1/2数据的中国南方单双季稻识别结果一致性分析

【目的】微波遥感因具有全天时、全天候数据获取的特点,在多云雨的中国南方水稻识别研究中表现出巨大潜力。本研究通过对比Sentinel-1SAR遥感数据和Sentinel-2光学遥感数据用于水稻遥感制图的效果,分析光学和SAR遥感数据对于单双季稻识别结果的一致性,并探索水稻识别的最优SAR影像特征。【方法】本研究使用Sentinel-1/2卫星数据,基于面向对象的随机森林分类算法和Google Earth Engine平台,提取洞庭湖平原4个典型水稻种植区的单双季稻空间分布。通过比较9种不同传感器和特征组合场景的分类精度和分类结果统计指标,并计算NDVI和SAR特征时序（VH、VV、VH/VV）的R²和DTW距离,分析识别单双季稻的最优SAR特征,评估光学和SAR遥感数据对于单双季稻识别结果的一致性。【结果】VH、VV和VH/VV时序识别单双季的总体精度分别为90.42%、82.08%和88.33%,而联合VH和VH/VV时序识别单双季稻的总体精度可达91.67%。VH（VH/VV、VV）时序与单双季稻NDVI时序的R²和DTW距离分别为0.870（0.915、0.986）、4.715（1.896、5.506）（单季稻）和0.597（0.783、0.673）、2.396（1.839、3.441）（双季稻）。较高的R²和较低的DTW距离说明单双季稻的VH/VV时序与NDVI时序相关度更高,可以较好地反映单双季稻的生长周期规律。同时,VH可以较好地反映单双季稻移栽期的淹水特征。基于光学数据和SAR数据在6个时间窗口的特征（S-2：NDVI、EVI、LSWI;S-1：VH、VH/VV）识别单双季稻的总体精度分别为91.25%和90.00%,识别结果面积相关性可达95.70%。【结论】SAR遥感数据与光学遥感数据水稻识别结果一致性较高。应用Sentinel-1在多云雨区识别单双季稻具有巨大潜力,VH和VH/VV后向散射系数时序是识别水稻的优质特征。研究结果为多云多雨区使用SAR数据进行特征优选以高精度识别单双季稻提供了重要技术支撑。     

土壤有机质遥感制图研究进展与展望

【目的】土壤有机质是衡量土壤肥力高低的重要指标,土壤有机质制图对了解土壤肥力空间分布格局,开展培肥地力、耕地质量评价、土壤碳循环研究、土壤污染治理等具有重要意义。基于遥感技术的土壤有机质制图是土壤学科新兴的研究方向和热点问题。文章全面总结土壤有机质遥感制图方法的发展和应用,展望未来土壤有机质遥感制图研究趋势,为土壤有机质制图工作提供参考。【方法】该文采用文献综述的方法,回顾和总结了近年来国内外土壤有机质遥感制图研究进展,对比分析了多光谱遥感法、结合遥感数据的土壤有机质预测性制图法、高光谱遥感影像直接法等3类土壤有机质遥感制图方法的优势和局限性;重点分析了影响成像高光谱土壤有机质制图精度的因素,阐述了土壤有机质光谱敏感波段、建模方法选择的研究进展、存在的问题及发展趋势。【结果 /结论】(1)多光谱遥感数据为土壤有机质制图提供了丰富的植被覆盖、土地利用、气候等土壤成土环境因素信息,广泛应用于大尺度范围或复杂地形区域的土壤有机质制图,但表达土壤有机质空间分布细微差异不够精细化;(2)高光谱遥感数据参与土壤有机质制图,提高了土壤有机质制图精细度,但需要加强土壤有机质光谱敏感波段优选以及适宜的土壤有机质高光谱建模方法研究;(3)中红外高光谱遥感具有土壤有机质预测和制图的潜力,该领域的发展值得期待。     

基于适宜环境的果品冷链物流精准调控云平台框架设计

【目的】冷链物流已成为维持果品采后品质、降低产品损耗的重要手段;采集因素单一、调控参数静态、信息共享度低已成为物流信息技术发展中面临的重要问题。【方法】文章在分析冷链物流信息技术发展及问题的基础上,从温度和相对湿度两方面总结了主要果品的冷链适宜环境,提出了果品冷链物流精准调控云平台,并探讨了技术实现的可行性。【结果】以主要果品的冷链仓储和冷链运输为研究环节,以不同果品冷链需求特征为核心数据,研制冷链环境监控终端,实现温湿度、气体、位置、开门状态等信息的实时感知;开发果品冷链物流精准调控云平台,实现动态跟踪、实时监测、货架预测、异常报警、冷链反演、产品追溯、统计分析等智能处理功能;开发冷链管理APP,实现参数设定、状态监测、预警处置等功能。【结论】基于适宜环境的果品冷链物流精准调控云平台,既较好考虑了冷链调控中的多参数特性和动态特性,又有利于实现冷链数据的充分共享;该文的框架设计可为后期平台实现提供技术支撑。     

利用单次无人机影像的果树精准识别方法

【目的】利用单次无人机飞行生成的正射影像和数字表面模型(DSM)对果树进行精准识别。【方法】首先利用无人机正射影像计算5种归一化植被指数,并讨论5种植被指数提取植被区域的精度,选用结果最好的植被指数对研究区植被进行提取;之后根据影像的空间分辨率和已知果树直径范围对果树进行初识别确定果树实际位置和半径;再将识别到的果树叠加到DSM中,利用果树在DSM中最大值和果树临近区域DSM最小值求取果树高度;最后根据果树高度范围对初识别的果树进行再识别,提高果树识别精度。【结果】该方法在美国加利福尼亚州弗雷斯诺县里德利市郊区的一个果园进行运用研究,发现MRENDVI植被指数对研究区内植被提取精度最高;利用提取植被区域后影像和果树冠层的直径范围对果树进行初识别的精度为94.8%;利用果树初识别影像与DSM影像结合求取果树高度,并根据果树高度范围对果树进行再识别后,果树识别精度提高了5%,达到99.8%。【结论】该方法原理简单,对果园果树识别有较高精度,有效消除了果园周围其他树木和果园内部草丛对果树正确识别的影响,有较高的普适性。     

基于碳卫星的中国东北地区叶绿素荧光反演

【目的】实现基于简化物理模型方法的碳卫星叶绿素荧光反演,并将反演结果与OCO-2荧光产品进行对比。【方法】文章选取770.1 nm处受大气影响较小的KI夫琅和费暗线,利用碳卫星的L1B级星下点观测数据和对日定标数据,以中国东北为研究区,利用基于简化物理模型的荧光提取算法,反演得到中国东北地区2018年7月的叶绿素荧光信息,并利用同期MODIS数据的云掩膜产品来剔除受云影响的区域,得到晴空条件下的荧光结果。【结果】该研究反演得到的东北地区2018年7月荧光结果值介于-3～7 mW/m~2/sr/nm之间,荧光强度较大的点分布在锡林郭勒盟中西部,辽宁省的中部和东部,吉林省的西南部以及黑龙江的西部地区。【结论】将该文反演结果与OCO-2卫星的荧光产品进行对比,发现两者之间具有很好的一致性,说明基于简化物理模型的反演算法可以较好地实现碳卫星的叶绿素荧光反演。     

粮食生产系统适应气候变化研究态势分析

【目的】利用文献计量方法,对粮食生产系统适应气候变化研究领域1995—2016年研究态势进行定量分析,并探究其发展趋势,为该领域未来研究提供参考。【方法】基于Web of Science数据库,利用Thomson Data Analyzer (TDA)分析工具,采用计量分析方法,分析了1995—2016年粮食生产系统适应气候变化研究领域的总体发展趋势、国际主要研究力量、研究热点及关联性。【结果】(1)1995—2016年,全球发文量呈现整体上升趋势,2012年之后处于较高发展水平。其中,美国在该领域发文量、平均引证指数等都远高于其他国家,位列第一。中国在2012年后发展速度较快,发文量及文献相对产出率跃居全球第二位,但平均引证指数与美国之间仍有较大的差距。(2)该领域排名前十的研究机构中,中国、美国各有3个,澳大利亚、法国、英国、荷兰各1个,其中最活跃的机构是中国科学院。(3)从研究机构间的合作关联性看,中国科学院与中国农业科学院之间的研究相似度最高达0.67,且中国国内研究机构之间的合作相似度远大于国际研究机构。(4)气候变化、农业及作物模型一直是研究的热点,近年来研究热点外延至作物物候、产量、土壤、生物碳及温室气体等研究方向。【结论】目前,美国在该领域具有较强的竞争力和创新性,中国虽然后期有较快发展,但竞争力和创新性有待提高。气候变化对粮食生产系统的影响分析是当前研究的热点,未来可进一步研究气候变化、品种、社会经济要素等对粮食生产系统的影响机理及其贡献份额,针对不同粮食生产区制定适应气候变化的应对体系,建立综合评价体系,确保粮食生产安全和可持续发展。     

基于OpenStreetMap数据的农田地理信息提取

【目的】农田地理信息(位置、面积、空间分布等)能够直观反映一个地区的农业现状,对政府部门制定农业政策和经济计划具有重要的参考价值。该研究利用自发地理信息(Volunteered Geographic Information,VGI)数据提取农田地理信息,以降低农业信息获取成本。【方法】VGI通过用户在线协作的方式,以普通手持GPS终端、开放获取的高分辨率遥感影像以及个人空间认知的地理知识为基础,实现地理信息的创建、编辑、管理和维护。文章以VGI中生成和上传方式较为简单、数据体量较大的历史OpenStreetMap(OSM)数据为基础。针对街区面积、道路线密度等进行阈值设定,从而提取农田地理信息;其次,将基于OSM数据提取的农田耕地面积与联合无人机和RapidEye影像数据提取的研究区耕地面积进行比对,确定最佳阈值;最后,基于最佳阈值提取的农田地理信息与OSM自身包含的农田地理信息叠加整合,得到基于OSM数据提取的农田地理信息。【结果】针对街区面积,道路密度等各种影响因子进行阈值设定,可提高农田面积的提取精度,以无人机结合遥感影像提取的耕地面积信息为参考,利用OSM数据提取的农田信息精度较高(误差低于15%)。【结论】该研究能够实现各种区域尺度的农田地理信息快速提取,可为农田面积动态变化监测和农业生产管理提供数据支撑。     

基于ELM神经网络的果品冷链乙烯监测校准模型与验证

冷链环境监测对于维持易腐果品品质安全至关重要,乙烯是关键监测要素之一.然而,现有果品冷链乙烯监测设备较少考虑与温湿度之间互作作用,影响监测精度和应用效果.该研究提出了一种基于ELM神经网络的乙烯监测校准模型并在多要素监测设备中验证.首先,以乙烯电化学传感器固有电压信号为基础,综合考虑温湿度变化影响,构建ELM神经网络乙...     

西北旱区农业遥感的需求分析与发展建议

【目的 】文章旨在分析我国西北旱区农业发展趋势的基础上,探讨西北旱区农业遥感发展存在的机遇与挑战,并为发展西北旱区农业遥感提出相应建议。【方法 】该文分析了特色农业资源调查、抗旱种质资源选育、现代农业发展、区域耕地保护、乡村振兴、推动落实“一带一路”倡议等西北旱区农业发展对农业遥感技术的迫切需求,在此基础上探讨了作物对象众多、自然条件苛刻、新平台新数据大量涌现、现有遥感产品难以直接应用、实地观测数据和区域专家知识缺乏等西北旱区农业遥感发展所面临的问题;指出了旱区发展农业遥感技术在国家政策、科技发展等方面的机遇,并提出了相应的发展建议。【结果 】西北旱区农业发展对农业遥感技术的需求极为迫切,但当前的农业遥感算法和农业遥感产品难以满足西北旱区农业发展的定制化需求。【结论 】通过构建旱区特色农业遥感样本数据库、加强旱区特色农业遥感算法研究、建立西北旱区盐碱地“天—空—地”立体监测网络、完善全国农业遥感区域网络、建立旱区农业遥感多级合作机制与平台等方式,加强旱区农业遥感技术和平台建设。总之,助力农业新质生产力的发展是当前西北旱区农业高质量发展的迫切任务,也是促进农业遥感学科发展的必然趋势。