槽式摆喷头下喷式人工模拟降雨机的雨强及其空间分布率定

人工模拟降雨机由于不受时间和空间的限制而成为研究降雨影响入渗、产流、冲刷、侵蚀产沙等动力学机理的重要试验手段。为解决我国目前降雨机模拟降雨特性与天然降雨特性相差较大的问题,设计了槽式摆喷头下喷式人工模拟降雨机。通过试验分别率定了该降雨机单喷头降雨雨强和多喷头组合降雨雨强的相关参数．以便为用户应用提供技术指标。该降雨装置在2．5m的高度下模拟的雨强范围为11．3～132．5mm／h。单喷头受雨面呈矩形,沿喷头摆动方向2．0m宽,垂直摆动方向2.7m长,受雨面积为5．4m^2。为形成均匀的雨强空间分布,需进行多喷头组合。组合实验表明,沿摆动方向的相邻喷头最佳距离为1．1m,沿垂直摆动方向的相邻喷头最佳距离为1.5～1．6m,组合后的雨强空间均匀性系数达到0．89以上。目前测试雨机的单机由5个喷头组成,相邻喷头为摆动方向,距离1.1m。用户可根据实验面积自行选择争机喷头数量和雨机数量．相邻雨机喷头间的水平距离建议为1．5～1．6m。     

黑龙江省粮食生产对气候变化影响的脆弱性分析

将敏感性指数定义为气候产量与气候生产力之比、适应性指数定义为趋势产量与气候生产力之比、两者的比值定义为脆弱性指数,利用黑龙江省70个县（市）农业生产资料和21个气象台站1986-2000年的日气象资料,计算分析黑龙江省粮食生产对气候变化影响的脆弱性。结果显示,从多年平均来看,黑龙江省粮食生产的适应性指数整体都比较高,并且南部地区高于北部;大兴安岭山区和嫩江平原区的敏感性指数较高;脆弱性指数的空间布局与敏感性指数相似;从时间变化上来看,在研究时段内三个指数都有增加的趋势,但敏感性指数的增强幅度最大,脆弱性指数的增加幅度减小。研究结果对定量评价该省粮食生产对气候变化的响应程度具有重要意义,并且该方法简便可行,为此类研究提供一种新的思路和方法。     

基于GIS的农用地连片性分析及其在基本农田保护规划中的应用

基本农田保护区的划定是一个科学的、系统的问题,以往主要考虑数量、用途、质量和位置等因素.该文提出农用地连片性的概念,即同一质量范围(同一等级,或某一等级以上,或某等级区间内)的农用地地块相连程度.力图以之判断优质集中农用地的空间分布,并提议将此概念纳入基本农田保护区的确定程序中.国内外有关连片性的研究大多集中在景观生态学领域,国内也有文章涉及到耕地连片程度的问题,但在数学方法和理论上还有待进一步探讨.该文结合农用地分等成果,设计了3种农用地连片性的计算方法:空间相连性计算法、模糊纹理定量方法、基本农田保护指数方法,并以贵州玉屏侗族自治县为例,采用空间相连性计算法,在地理信息系统(GIS)的支持下,计算了不同约束条件下基本农田划定的空间范围,从而验证了该方法的可行性.实例研究表明,此方法的应用具有3个优点:1)连片的面积不再有最小和最大极限:2)连片的土地不限于零距离的相连:3)连片土地的质量等别可以自定义调整.     

基于多时相Sentinel-1SAR地表土壤水分反演的Alpha近似模型改进

针对多时相SAR数据反演土壤水分的Alpha近似模型存在入射角变化影响模型适用性的问题,在小扰动模型SPM的理论基础上推导得出改进的Alpha模型,并使用时间序列Sentinel-1SAR数据结合地面观测网络在黑河和温尼伯两个实验区进行算法验证。对反演结果和实测数据进行相关分析,使用改进后模型反演得到的土壤水分与实测数据间的相关系数分别由0.473、0.601提高至0.851和0.821,在严格的α系数边界设定条件下,均方根误差(m~3·m~(-3))分别由0.053、0.152减小至0.023和0.065;为进一步评价模型质量,引入水文领域中常用的模型评价指标纳什系数NSE,改进前后的NSE分别为-0.532、-1.243和0.713、0.588。结果表明,原始模型反演结果虽然和实测数据间呈现一定的相关性,但存在较大误差,而通过本文提出的改进模型可以很好地校正由于入射角变化带来的影响,得到较为可靠的结果,扩展了Alpha模型的应用。     

基于冷暖季放牧区划分的玉树州草畜平衡估算及变化分析

玉树州作为三江源高寒生态屏障区以牧为主农牧业结合发展的核心地区,草畜平衡不仅关系生态屏障安全,也对实现科学的畜牧业经济管理具有重要的指导意义。因此,本研究以探究高寒生态屏障区天然草地的草畜平衡变化为目的,选择玉树州为研究区,利用2014-2019年MOD13A1 NDVI产品数据和MOD17A3H NPP产品数据、统计数据、植被类型数据,在划分县域冷暖两季放牧区的基础上,以“木桶效应”确定了各县(市)天然草地的合理载畜量并对其草畜平衡进行了评估。结果表明：1)按照理论上的自然轮牧规律,参考固定面积比例和年内NDVI的时空分布规律划分的玉树州各县(市)冷季放牧区分布于较温暖的沟谷地区,暖季放牧区处于高寒区域,且冷季放牧区产草量大于暖季放牧区。2)年际间冷暖季放牧区干草产量均呈波动增长趋势,年均增长率均在3.00%以上且暖季放牧区年产草量增长率大于冷季放牧区。3) 2014-2019年玉树州整体的草畜平衡状态由临界超载和超载波动转为平衡,但各县(市)草畜平衡状态存在差异,推测可能是因为自然保护区和国家公园生态工程支持的空间范围差异引起的。本研究对进一步修订三江源自然保护区和国家公园建设方案...     

基于深度学习的温室大棚实例识别及模型迁移

温室大棚实例提取在蔬菜种植面积测算和产量估计等方面具有重要意义。该研究以高效准确地识别大尺度范围内温室大棚实例为目标,提出了一种基于卷积神经网络和形态学后处理的“区域-边界”实例提取方法,以及单纯迁移模式、尺度适应模式、模型微调模式3种不同的迁移模式。试验结果表明,利用UNet网络构建“区域-边界”多分类模型识别温室大棚实例效果最优（实例召回率达到91.05%）。形态学后处理操作能够进一步优化温室大棚实例提取结果（单元交并比相比于操作前提高10.53个百分点）。探讨了3种模型迁移模式应用在不同场景时的表现,迁移效果由高到低依次为模型微调模式（实例召回率为87.93%）、尺度适应模式（实例召回率为41.72%）、单纯迁移模式（实例召回率为24.15%）。基于“区域-边界”实例提取方法并根据预测区域和训练区域的场景差异选择不同的迁移模式可以快速精准地识别大尺度范围内温室大棚实例,为农业设施的智能化建设提供信息支撑。     

株型对冬小麦冠层叶面积指数与植被指数关系的影响研究

利用PROSAIL模型和地面实测数据分别探讨了冠层株型特征对建立VIs-LAI拟合模型的影响,并基于Beer定律分析了消光系数KVI随株型的变化特征,其中共考虑了3种株型品种(披散型、中间型、紧凑型),VIs则选用了增强型植被指数(EVI)、归一化植被指数(NDVI)以及比值植被指数(RVI)。结果表明,不同VIs与LAI间的相关性程度会受到株型特征的影响,而同一株型内部VIs与LAI的相关性较混合株型好。不同植被指数比较,EVI-LAI相关关系受株型的影响较大,划分株型后其复相关系数R2可提高30%以上;而NDVI-LAI相关关系受株型的影响较小,并且这种影响仅在LAI<3时略有表现,可能与NDVI在较高LAI时的饱和有关;RVI-LAI相关关系对株型变化的反映则稍强于NDVI,且当株型趋于紧凑型时,其拟合模型有从指数型向直线型转化的趋势。此外消光系数KVI会随株型趋于紧凑而降低,3种植被指数的消光系数符合:KNDVI>KEVI>KRVI。     

全球尺度的旱灾风险评价指标与模型研究进展

在气候变化背景下，全球旱灾发生频次呈增加趋势，潜在风险增大。旱灾风险评价作为防灾减灾的科学依据和基础，备受国内外风险科学工作者广泛重视。相比起步较早、较成熟的国家和区域尺度旱灾风险研究，全球尺度的旱灾风险研究才处于起步阶段。从全球旱灾研究的数据源和基本单元、评价指标、评估模型和相关案例等方面展开文献调研和综述。结果表明：旱灾风险评价指标研究呈现出多源数据融合和多因素综合的趋势；综合“孕灾环境-致灾因子-承灾体”三要素的定量化风险评估模型的构建是未来全球尺度旱灾风险研究的重要趋向；大小相对均一的政区矢量评价单元的编制，对正确认识我国旱灾风险在世界旱灾风险格局中的位置有重要意义。     

黄土丘陵区不同退耕模式林下草本变化特征

通过对黄土丘陵区纸坊沟流域退耕37a不同退耕模式的油松+紫穗槐混交林(PA)、油松林(PT)、刺槐林(RP)、柠条林(CKK)及对照样地撂荒地(CK)草本植被进行调查与采样,研究物种多样性、草本盖度、枯落物量、地上及根系生物量、根冠比、根长密度等植被的变化特征。结果表明:1)物种多样性撂荒地最高,柠条林最低,顺序为CK>PA>PT>RP>CKK;2)草本盖度、地上生物量均为撂荒地最高,油松林最低,大小顺序分别为CK>CKK>RP>PA>PT和CK>RP>CKK>PA>PT,方差分析结果显示,植被盖度差异不显著,地上生物量差异极显著(P<0.01);3)样地枯落物量、草本根系生物量均为油松+紫穗槐混交林最高,刺槐林最低,大小顺序分别为PA>CKK>PT>CK>RP和PA>CKK>CK>PT>RP,方差分析结果表明,枯落物量未达显著差异,根系生物量差异显著(P<0.05);4)草本根冠比、根长密度均为油松+紫穗槐混交林最高,撂荒地最低,大小顺序分别为PA>PT>CKK>RP>CK和PA>CKK>RP>PT>CK,且均达显著性差异水平(P<0.05);5)土壤分层地下生物量与植被地上各指标达极显著相关(P<0.01),且呈y=xa幂指数关系。     

我国冻融侵蚀的调查方法

冻融侵蚀是我国仅次于水蚀和风蚀的第3大土壤侵蚀类型,也是第1次全国水利普查水土保持情况普查的土壤侵蚀类型之一,其普查方法的制定和正确运用对普查结果有重要影响.通过介绍冻融侵蚀范围的确定方法和冻融侵蚀强度评价方法,阐述冻融侵蚀分级评价中涉及到的年冻融日循环时间、日均冻融相变水量、年均降水量、坡度、坡向和植被盖度等6个因子的计算流程、赋值标准和权重,以及普查过程中各个环节的质量控制措施.研究结果对于完善我国冻融侵蚀的调查方法以及科学评价冻融侵蚀的现状、发展趋势和预测预报等具有重要意义.