基于CA-Markov模型的土地利用演化模拟预测研究

为了探究城市发展过程中土地利用变化规律及各类驱动力的影响,以北京市顺义区为例,基于2000、2005、2010年3期遥感影像解译数据,分析研究区域的土地利用类型的动态变化程度,并基于Markov模型定量分析了土地利用的转移方向及转化程度。结合GIS分析功能,探讨多种土地利用驱动力对于土地利用类型转移的影响,并采用模糊计算的方法,将各类影像土地利用转移的因子标准化,并利用GIS中加权线性方法将其整合,结合元胞自动机马尔可夫模型,模拟出2010年的土地利用分布,经验证模拟的精度高达81.41%,Kappa指数为0.776 9,得到了较为理想的结果,证明了方法的可行性及精度的可靠性。并以2010年的土地利用格局为基础,预测2020年的土地利用状况并分析2010—2020年10 a间的土地利用变化。分析结果表明,除草地、林地变化不明显,耕地、水域面积继续保持减少的趋势,但减小的趋势渐缓,建设用地仍在不断增加,但也逐渐趋于饱和的增长趋势。此研究可为当前及未来的土地利用规划、管理和生态恢复提供科学依据。     

玉米品种多环境测试数据的空间插值分析

在地统计学和地理信息系统支持下,采用多种插值方法对玉米品种多环境测试数据进行空间插值研究。多环境测试数据为东华北、黄淮海试验点的多年平均值,利用几种空间插值方法对数据各个表型性状进行插值分析,比较各个插值方法的均方根预测误差,选取精度最高的插值方法,得出各个表型性状的空间分布情况。结果表明,平均单产适合普通克里格插值方法,百粒重、穗行数、穗位高、穗长、株高、倒伏率、倒折率、纹枯病、玉米螟适合使用反距离加权插值法,单穗粒重、秃尖长适合使用简单克里格插值法,空秆率适合使用径向基函数插值法。     

农业信息与信息化农业

信息化农业是我国农业科技和生产力实现质的飞跃的一个战略方向。本文从农业信息的内容与特点分析入手,论证信息化农业是农业发展的一个必然趋势,介绍信息化农业当前研究与建设的热点,并对信息化农业建设提出几点建议。     

玉米抗倒性检测环境的选取方法

倒伏是玉米的重要胁迫之一，为提高玉米新品种抗倒性检测的效率，需选择倒伏胁迫高发环境作为测试环境。该文结合倒伏胁迫发生机理和大风概率统计模型，首先计算每个气象站点的因风倒伏概率，通过插值和区域统计，得到东华北、黄淮海两大玉米主产区各县区的因风倒伏概率，最后进行玉米抗倒性检验环境的选取分析。结果表明：倒伏胁迫概率超过60%的县区适宜作为玉米抗倒性检测的备选环境，只需3～5个点即可基本保证每年试验都会发生倒伏胁迫；黄淮海发生极严重倒伏胁迫的平均概率高于东华北，与实际情况吻合，两大区域可作为极严重倒伏胁迫检测环境的备选县区有54个，严重倒伏有16个，一般性倒伏有21个；本方法为测试环境选取决策提供了一种量化操作的手段，有助于提高测试环境倒伏胁迫的发生概率和新品种抗倒性检测的效率，降低应用风险。     

耕地数量、质量、生态三位一体综合监管体系研究

耕地是粮食安全的基础,是立国之本。为了综合、立体地监管我国耕地,结合我国国情,从系统论和公共管理的视角,对耕地数量、质量、生态三位一体综合监管体系进行了初步研究。通过文献分析法,结合前沿技术手段,对目前较为成熟的耕地数量、质量监管理论体系进一步完善,对生态监管理论进行探索性研究,分别构建耕地数量、质量和生态监管指标,并以此为基础综合构建三位一体综合指标体系。通过航空、航天遥感技术、物联网、互联网采集数据系统实时获取耕地相关的多源数据,经过数据清理整合,构建服务于耕地监管的云数据库。研究耕地监管指标快速计算技术,搭建基于多源海量数据、分布式面向服务的耕地三位一体综合监管体系。本文构建的耕地三位一体监管体系可为我国耕地的监管、养护提供技术支撑。     

基于耕地连片度的高标准基本农田建设划区

为提高高标准基本农田划定区域的耕地连片性,在耕地综合质量评价和耕地连片网络基础上,提出了局部耕地连片度计算公式来评价耕地的连片性,并采用四象限法空间耦合耕地质量和连片度2个时空属性。结果表明:献县高标准基本农田优先建设区域面积为24 803.45 hm~2,重点建设区域面积为19 688.77 hm~2,有条件建设区域面积为19 538.64 hm~2,与面积累加方法相比,优先建设区域连片度提高了15.55%,而有条件建设区域连片度减小了37.82%,表明该方法明显提高了高标准基本农田建设划区的耕地连片度。     

土地整治区田块空间形态变化遥感监测与评价

为了客观监测和评价土地整治项目建设成效,基于高空间分辨率遥感影像,以耕地图斑数据为约束,利用面向对象分类方法识别田块,并构建田块级和区域级田块空间形态评价指标体系,选取田块面积、规整度、紧致性和连片性等4个指标为田块层级评价指标,选取田块密度、平均田块面积、最大田块指数、景观形状指数和周长面积分维数等5个指标为区域层级评价指标,并分别对两个层级指标进行去量纲处理,构建综合指标。分别以广西丘陵区和海南平原区的土地整治区作为试验区,试验结果表明:广西研究区整治前田块层级耕地空间形态综合指标分布在50~70,整治后提升到70~90,海南研究区整治前在70~90,整治后提升到90~100;广西研究区整治前区域层级田块空间形态综合指标值为41,整治后提升到83;海南研究区整治前为63,整治后提升到92。表征经过土地整治,两个研究区的田块形态均得到了较大提升。研究提出的土地整治项目建设成效遥感监测和评价方法,可以为我国土地整治和高标准农田建设的监测和评价提供技术支撑。     

京津冀地区耕地质量等别空间差异分析

利用2013年耕地质量等别县级年度更新数据,采用面积加权平均法,计算各因素指标区的耕地平均等别;采用均值二分法,计算各指标区内各耕地地块等别与平均等别之间的离差;采用等别方差,计算各县(区)利用等的离散程度。研究结果表明:各因素指标区平均等别均低于8等,大部分地区耕地质量等别低于全国平均水平的9.8等,北京平均水平略高于天津与河北;自然等的离差值域为-3.08~4.90,利用等的离差值域为-5.97~5.16,经济等的离差值域为-5.99~4.24,该地区80%以上的耕地等离差范围在±2等;各区县的耕地利用等方差值域为0~6.13,平原地区各区县的利用等方差较大,山地丘陵区和高原地区的各县利用等方差较小。通过空间差异分析表明,平原地区自然条件稍好,但其利用水平和经济效益差异较大;西部山区、北部山区和坝上高原区的耕地质量提升潜力较大,但自然条件和基础设施较差。     

基于耕地质量评价和局部空间自相关的高标准农田划定

高标准农田建设是优化农田空间布局,改善耕地基础设施,提高耕地质量和综合生产能力的重要举措。而科学合理地划定建设区域是高标准农田建设的重要环节。以河南省焦作市为例,构建了耕地综合质量评价体系,并通过层次分析法对各个评价指标赋权。再结合理想点逼近法和局部空间自相关分析对高标准农田建设分区及时序提出了方案。研究结果表明:焦作市耕地整体质量较好,且在空间分布上体现出了较强的正相关性;利用局部空间自相关分析可将耕地分为4个高标准农田建设区域。     

基于GPU的生态环境遥感评价模型并行化研究

通过基于GPU的生态环境遥感评价模型并行化研究,在深入分析CPU+GPU异构通用计算平台数据传输瓶颈的基础上,设计了数据分片、异步传输的GPU图像处理框架。在此基础上,将碳固定量、草地退化指数和生态环境指数3个计算模型基于CUDA进行并行化实现,并通过实验验证了该技术方法的有效性,随着数据规模的变大,碳固定量计算模型的加速比达到了8.04倍,草地退化指数计算模型的加速比达到了12.21倍,生态环境指数计算模型的加速比达到了7.45倍。