利用无人机多光谱影像的多品种玉米成熟度监测

基于遥感监测多品种玉米成熟度进而掌握最佳收获时机，对提高其产量和品质至关重要。该研究在玉米成熟阶段获取无人机多光谱影像，同步采集叶片叶绿素含量（chlorophyll content，C）、籽粒含水率（moisture content，M）、乳线占比（proportion of milk line，P）等地面实测数据，以此构建玉米成熟度指数（maize maturity index，MMI），从而定量表征玉米成熟度。通过MMI与植被指数构建回归模型和随机森林模型，验证MMI适用性，并分析无人机遥感对不同品种玉米成熟度的监测精度。结果表明：1）不同品种玉米的叶片叶绿素含量、籽粒含水率、乳线占比的变化速率均存在差异。2）MMI与所选植被指数的相关性均可达到0.01显著水平，其中与归一化植被指数（normalized difference vegetation index，NDVI）、转换叶绿素吸收率（transformed chlorophyll absorbtion ratio index，TCARI）相关性最高，相关系数均为0.87。3）该研究基于不同组合的数据集进行了模型验证，其中随机森林模型对MMI的估测精度最高，测试集决定系数（coefficient of determination，R²）为0.84，均方根误差（root mean squared error，RMSE）为8.77%，标准均方根误差（normalized root mean squared error，nRMSE）为12.05%。此外，随机森林模型对不同品种MMI的估测精度较好，京九青贮16精度最优，其中R²、RMSE、nRMSE为0.76、10.67%、15.88%，模型精度证明了可以利用无人机平台对不同品种玉米成熟度进行监测。研究结果可为多光谱无人机实时监测农田多品种玉米成熟度的动态变化提供参考。     

基于野外VIS-NIR光谱的土壤盐分主要离子预测

为明确干旱区土壤盐分主要离子的特征光谱,建立精度高和稳定性好的盐渍土预测模型,以新疆阜康市为研究区域,采用网格法采集55个土壤样本,利用实测VIS-NIR光谱,选择多元线性回归(MLR)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)法构建土壤盐分主要离子含量反演模型,而后对反演精度进行检验。结果显示:(1)在0.01显著水平下,土壤盐分与Na~+、Cl~–、Ca~(2+)含量均呈显著相关,相关系数分别为0.978、0.814、0.645;(2)综合光谱响应和相关性分析确定土壤盐分主要离子的特征波段为459、537、1 381、1 386 nm,显著特征波段为459、537 nm;(3)3种模型拟合效果从高到低依次为RFMLRSVM,采用RF所建模型盐分主要离子(Na~+、Cl~–、Ca~(2+))R~2最高,RMSE最小,RPD最大,分别为2.11、2.03、1.80,为最优预测模型。通过选取土壤主要离子显著特征波段,进而采用RF法构建其估测模型,可以有效提取干旱区土壤盐分的主要离子信息。     

农作物的红边特征与农学参数的关系

The hyperspectral reflectance of the canopy and the leaves on the main stem for six varieties, two each of rice, corn, and cotton crops, were measured at different growth stages with an ASD FieldSpec Pro FR^TM to analyze red edge characteristics for leaf area indices (LAI), aboveground biomass, as well as the chlorophyll, carotenoid, and nitrogen content, emphasizing comparative differences on the red edge parameters. The results showed a ‘double peak' phenomenon for the red edge of the canopy spectra but not for the leaves. There were ‘increase' and ‘decrease' change rules for the red edge position, λ_r, the red edge slope, Dλ_r, and the red edge area, S_r, of the canopy spectra for all 3 crops with a ‘blue shift' for λ_r of the leaf spectra for all 3 crops as the development stages progressed. For rice, corn, and cotton the LAI and fresh leaf mass had highly significant correlations (P < 0.01) so the red edge parameters λ_r, Dλ_r, and S_r of their canopy spectra. Additionally, for all crops the chlorophyll-a, chlorophyll-b, total chlorophyll, and carotenoid content of the leaves all had highly significant (P < 0.01) correlations to their λ_r. For rice, the nitrogen content of the leaves in g kg^-1 and phytomass for a unit area of land in g m^-2 also had a highly significant (P < 0.01) correlation to λ_r, Dλ_r, and S_r of the canopy spectra.     

黄淮海平原县域农村居民点布局优化及其整治策略

为合理确定农村居民点的布局优化方向,科学指导土地整治和新农村建设中农村居民点的迁移合并实践,该文以河北省曲周县为例,从农村居民点自身发展条件和邻近居民点的空间相互作用关系2个角度,构建了以斑块为单元符合平原区特点的农村居民点结节性指数评价体系,利用多因素综合评价法测算了各农村居民点结节性指数值;利用引力模型确定了整理单元,总结出农村居民点间的4种空间相互作用关系,即串联型、并联型、聚合型、双核型;在此基础上,分别利用场强模型和引力模型将河北省曲周县242个主要农村居民点划分为城镇化型、重点发展型、规模控制型和迁移合并型,并有针对性的提出布局优化调控建议。研究结果符合曲周县实际情况,为当地农村居民点整理工作提供了依据,对黄淮海平原其他农区的农村居民点科学规划与布局有一定借鉴意义。     

贵溪冶炼厂周边农田土壤重金属污染特性及评价

在对贵溪冶炼厂周边区域的农田土壤及生产的稻谷进行采样调查和数据处理分析的基础上,对农田土壤重金属污染特性和现状进行了监测和初步评价,结果表明:农田土壤重金属污染可能来源于贵溪冶炼厂废水的排放及尾矿渣的堆放,与灌溉水源无关;用国家土壤环境质量二级标准进行评价可知,农田土壤重金属的综合污染指数较高,土壤污染已处于重度污染等级,单项重金属污染指数表明Cu、Cd的含量已严重超标,并处于重度污染等级,Zn、Pb和As的含量未构成污染;水泉村、竹山村与所生产的稻谷三者之间呈显著或极显著正相关,即农田生态系统呈复合污染的趋势。     

麦田能量平衡及潜热分配特征分析

用波文比－能量平衡法（ＢＲＥＢ）分析了冬小麦返青后麦田能量平衡和潜热分配的变化特征及影响因素。在平衡过程中，土壤含水量和叶面积指数（ＬＡＩ）是决定能量分配的关键因素。并分析了返青后土壤蒸发随叶面积指数变化的规律。     

利用SAR影像与多光谱数据反演广域土壤湿度

针对基于主动微波遥感途径开展广域土壤湿度反演的过程中,对植被和土壤粗糙度影响难以进行有效估算的问题,该研究联合多极化雷达和原始多光谱数据源,提出一种改进的卷积神经网络(Improved Convolutional Neural Network,ICNN)方法。该方法采用不同尺寸的卷积核对原始变量进行一维卷积运算,自适应提取能反映测区土壤湿度时空差异的高级特征维;同时,去除了传统卷积神经网络结构中的池化层,保证提取的特征信息完整。试验结果表明,在边长超过100 km的四川盆地研究区域内,模型预测值与样本数据相关系数达到0.934,预测值偏差服从均值趋近于0的正态分布,均方根误差为1.45%,误差分布范围小于6.3%,结果具有较高的可靠性。该方法可为精准农业、旱涝灾害等领域的广域监测研究提供一定的支撑。     

重大线性工程建设下山区乡村聚落空间演变

区域重大线性工程建设对传统山区乡村聚落的发展带来深刻的影响，乡村聚落发展步伐被打断或加快，驱动乡村聚落发展演变与重构，对这一影响和演变过程研究，有助于进一步理解区域重大线性工程与社会经济对传统山区乡村发展产生的外部性，为山区乡村振兴政策制定与发展策略选择提供参考。该研究以河北省赤城县大海陀乡为研究对象，基于1999、2009、2019年3期遥感影像数据，结合空间分析、景观格局指数、Voronoi图及Logistic回归模型，科学识别重大线性工程驱动下乡村聚落空间格局演变规律。结果表明：1）大海陀乡的乡村聚落在高速公路建设前后两个阶段表现出散乱式的斑块数量增长型扩张、集聚式的斑块面积增大型扩张的空间格局演变特征，重大线性工程建设加快了乡村聚落的扩张速度，促进了村庄聚落的内部集聚。2）重大线性工程的建设为构建聚落环境提供社会经济支撑，具有瞬时性与外界强干扰性，驱使大海陀乡乡村聚落从自然资源依附到经济社会依附的演变，形成跨域式的影响效应。3）大海陀乡乡村聚落呈现出"要素-结构-功能"的循环演变机制，内外因素的作用下主体行为的多元模式、自然发展演变与外界力量冲击下三生系统的耦合关系是乡村聚落演变的主要驱动力。京津冀一体化背景下，重大线性工程建设是加强城乡要素流通与转变村民生产生活观念的基石，需统筹城乡资源，加强规划引导与整治措施，促进村镇体系重构。     

近红外光谱技术及其在农产品品质分析中的应用

近红外光谱技术是一种高效、快速的现代分析技术,已在很多领域得到广泛应用。文章对近红外光谱分析的技术原理、技术方法、技术特点作了简要介绍,并对其在农产品品质分析中的应用现状和应用前景进行了综述。     

广东省极端降水事件的变化特征

[目的]分析广东省极端降水事件的分布特点并对其未来的变化趋势进行判断,旨在为该省的气候评估预测、生态环境建设及经济可持续发展方面的研究提供科学依据。[方法]利用广东省1960—2013年的逐日降水数据,根据百分位方法定义了极端降水事件的阈值,通过采用Mann-Kendall法、小波分析、Hurst指数等方法,对该区的极端降水事件频次和强度的变化特征及其变化趋势进行研究。[结果]广东省极端降水事件的发生频次、强度及极端降水量均呈上升的趋势,且极端降水量对总降水量的贡献率在50%以上。在空间上极端降水事件的发生频次呈现出北高南低的规律性,而强度正好相反。在未来的变化预测中,广东省大部分地区极端降水事件的频次和强度与过去变化趋势相一致,呈持续增加的趋势。[结论]极端降水事件的频繁发生给广东省造成了严重的损失,应加强极端气候事件的预防工作,针对不同成因的极端降水事件应采取不同的应对措施。