新疆焉耆盆地地表温度空间分布特征及其"源-汇"效应

全球变暖和人类活动加剧会不断改变干旱区气候要素，进而影响绿洲的演化方向和宜居性。针对焉耆盆地当前观测条件不足、观测资料种类缺乏等问题，为探究干旱区局地气候变化规律及其影响因素，该研究利用单窗算法反演新疆焉耆盆地地表温度（Land Surface Temperature，LST），在分析地表温度空间分布特征和影响因素的基础上，结合"源-汇"理论定量探讨了焉耆盆地不同土地利用/覆被类型对地表温度的贡献。结果表明：1）土地利用/覆被类型决定地表温度的空间分布格局及其"源-汇"效应变化。未利用地热源效应最强，水体热汇效应最强。草地和建设用地对地表热环境影响不大，耕地的热汇效应大小取决于农业灌溉面积和作物生长状况；2）归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）与地表温度呈负相关关系，NDVI每增加0.1，地表温度下降约1.98～2.66 ℃，湿地中的植被对地表温度的影响较小；3）坡度对盆地内海拔较低且坡度<13°的缓坡区影响最为显著（P<0.01），随着坡度的增加，地表温度增加；4）冷岛效应形成绿洲近地表大气独特的热力结构。随着海拔升高，地表温度先快速升高，在距地面100～300 m高度形成一个高温中心，而后逐渐降低。6月末、7月初产生的大气逆温层厚度超过1 000 m。受逆温层影响，焉耆盆地绿洲距地表100～300 m高度范围内的坡向对太阳辐射的再分配作用消失。研究结果可为干旱区绿洲气候变化和可持续发展提供参考。     

基于HYDRUS-2D的土壤水力特征参数反演及其时空变异性研究

为研究田间尺度灌溉条件下土壤水力特征参数的时空变异性，基于甘肃省武威市石羊河试验站葡萄园内土壤含水率数据，采用HYDRUS-2D模型反演估计不同生育期不同深度的土壤水力特征参数，评估反演参数的土壤含水率模拟效果，分析其时空变异性。结果表明：田间尺度下采用反演参数模拟不同深度土壤含水率的变化的效果优于同种情况下Rosetta模型预测参数的模拟效果；反演参数在果实膨大期和转色期的模拟效果好于其它生育期，反演的拟合优度R²值由Rosetta模型的0.4～0.5提高到了0.7～0.8,均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE值由Rosetta模型的0.04～0.05 cm³/cm³和0.03～0.04 cm³/cm³分别降低到了0.03～0.04 cm³/cm³和0.02～0.03 cm³/cm³;此外，反演出的土壤水力学特征参数只适用于参与反演过程类似条件下的模拟，应用于有明显差异的情景时，模拟精度...     

数据预处理和统计方法对核桃叶片氮、磷、钾含量光谱反演精度的影响

为探究光谱数据预处理、不同统计方法对核桃叶片N、P、K含量光谱反演精度的影响，采用平滑去噪预处理光谱反射率数据，并比较一次函数、二次函数、三次函数、幂函数、指数函数和半对数函数构建的核桃叶片N、P、K含量光谱反演模型精度。结果表明：(1)平滑去噪预处理光谱数据比原始数据构建的反演模型决定系数(R²)更高、均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)更小，即数据预处理后的反演精度更高；(2)将6种统计方法构建的N、P、K含量模型的预测值和实测值绘制1∶1关系图，以直观展示模型估算值与实测值的一致性程度，结果显示，具有最高决定系数(R²)、最小均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)的均为三次函数建立的各生育期叶片N、P、K含量光谱反演模型，且该模型通过置信椭圆F检验，即三次函数构建的各生育期叶片N、P、K含量光谱反演模型精度最高。综上，本研究表明数据预处理和构建不同回归反演模型，可以提高光谱数据的利用水平，进一步提高反演模型的适用性和客观性。     

基于深度学习的多源遥感反演麦田土壤墒情研究

土壤墒情是影响农作物生长发育的主要因素和干旱监测的重要指标。为提高农作物覆盖下地表土壤墒情反演精度，基于Sentinel-1雷达数据和Sentinel-2光学数据，基于深度学习理论，采用全连接深度神经网络的监督学习模型反演研究区麦田的土壤墒情。结果表明：当隐含层层数为6，隐含层节点数为80，迭代次数为450时，获得模型的最优解。反演结果与实测数据的决定系数为0.925 2，均方误差为0.000 8，为利用多源遥感数据反演农田地表土壤水分提供了参考。     

基于无人机多光谱影像的海口市美舍河凤翔湿地公园水体叶绿素反演

为掌握海口市美舍河凤翔湿地公园水体中的叶绿素(CHL)空间分布，科学评估区域水体水质情况。使用无人机搭载多光谱传感器获取多光谱影像，从中提取16个光谱参数(V1～V16)，结合实测水体样本数据，构建CHL叶绿体的反演模型。结果显示：光谱参数V3与CHL具有明显的相关性，在建立的反演模型中，指数函数反演模型的精度最高，决定系数R²值为0.660。经检验，指数函数模型的估测值和实测值的拟合曲线R²值为0.870 9。研究结果符合水质参素反演精度要求，可为下一步绘制水质参数空间分布图及美舍河凤翔湿地公园的水体治理提供科学依据。     

基于Sentinel-1A数据和BP神经网络的裸露地表土壤含水量反演研究

土壤含水量是影响水文循环和气候变化的重要参数，相比于光学遥感，雷达遥感不受云、雨等气象因素影响，可以实现全天时、全天候的连续观测，是大范围获取土壤含水量信息的有效手段。为研究裸露地表雷达后向散射信号的影响因素和变化规律，探讨利用Sentinel-1A雷达数据反演裸露地表土壤含水量的方法，在南阳盆地典型农业区进行了观测试验。首先利用微波散射模型—AIEM理论模型模拟不同雷达入射角度、地表均方根高度、相关长度、以及土壤含水量参数下的雷达后向散射系数，分析各参数对雷达后向散射系数的影响。进而采用实测数据和模拟数据训练BP神经网络模型(Back Propagation Neural Network,BPNN)，以实现对裸露地表土壤含水量的反演，并对其反演精度进行验证。结果表明：在特定入射角下，地表粗糙度对土壤含水量反演精度的影响不可忽略。不同极化方式下，BPNN模型与AIEM理论模型对微波后向散射系数模拟值的R²达到0.99以上。采用野外实测数据对BPNN模型反演土壤含水量的精度进行测试，结果显示，模型预测值与实测值之间的R²为0.72,RMSE为0...     

基于航空高光谱反演的黑土地质量综合评价研究

土地质量评价能够为黑土地资源的保护和可持续开发利用提供重要参考依据。航空高光谱技术凭借光谱分辨率高、数据覆盖面广、时效性强等优势，在黑土地质量指标调查中已初步显示出应用价值，为了进一步发挥高光谱技术在黑土地质量评价中的作用，提出一种基于航空高光谱的黑土地质量综合评价方法。以黑龙江省海伦地区为例，在裸土期和农作物生长期分别获取CASI/SASI航空高光谱数据，地面同步开展样品采集，通过实验室分析获取养分指标、环境指标和农作物长势指标三大类共15项指标数据。利用偏最小二乘法反演各项评价指标的含量，利用层次分析法建立综合评价模型，并以实际地块为评价单元获得研究区黑土地质量综合评价结果。反演结果表明，有机质的建模精度最高，R2达到0.813，养分和农作物指标的建模精度均超过了0.7，重金属元素的建模精度均超过了0.6，总体上获得了较好的反演效果。评价结果显示研究区地块等级均在二等及以上，其中一等（优质）地块面积占全区的38.38%，二等（良好）地块面积占全区的61.62%，整体土壤质量较高。评价结果与地面验证结果一致率达到97.60%，表明了评价结果的可靠性。研究成果能够为田块尺度的黑土地质量快速评价提供技术支撑。     

水稻农学理化参量无人机遥感反演研究现状与展望

近几年，无人机遥感技术在水稻理化参量反演上得到了广泛应用，并逐渐发展成为水稻田块尺度遥感信息获取的主要途径之一。深入分析基于无人机遥感的水稻农学理化参量（指在农业领域中可确定某种物理、化学性质的参量）反演研究现状及存在问题，有利于更好地把握水稻无人机遥感未来发展趋势。综述无人机遥感技术在反演生化组分含量、结构参量、生产力等方面的研究现状，其中生化组分含量的反演研究主要集中在氮素和叶绿素方向且目前仍然以数据驱动的方法为主，例如用于反演氮素的窄波段植被指数NDRE，通过对极限学习机与偏最小二乘回归耦合对水稻叶绿素含量的反演等，而基于物理模型的反演方法较少；结构参量的反演研究主要包括叶面积指数、生物量等，方法有用于反演叶面积指数的辐射传输机理模型PROSAIL，用于反演生物量的基于冠层光谱特征的优化高斯过程回归方法；生产力的遥感重点在水稻的产量估算、病害和倒伏检测，方法有用于水稻估算的利用RGB影像使用K-Means与核相关滤波算法融合。对无人机遥感平台、设备、方法进行了总结，梳理近10年水稻农学理化参量无人机遥感反演的研究进展和成果。最后综合国内外的研究现状进行水稻无人机定量遥感讨论分析与...     

基于SPOT NDVI的2010-2018年青海省草地资源动态监测研究

【目的】动态监测草地资源对草地资源的合理利用及生态建设具有重要意义，可实现对青海省草地资源的动态监测，为草原管理提供决策依据。【方法】选择植被覆盖度和地上生物量作为研究指标，利用 2010-2018 年青海省 8 月 NDVI、年降水量、年均气温和 2015-2017 年实测地上生物量数据， 反演植被覆盖度（FVC）时空变化趋势，分析植被覆盖度与气候因子的相关性，获得地上生物量反演模型并分析其时空变化趋势。【结果】1）近 9 a 青海省平均 FVC 呈极显著下降趋势（P＜0. 05），平均地上生物量呈增长趋势；2）近 9 a 青海省 16. 90% 区域的 FVC 呈极显著降低（P＜0. 01），15. 42% 区域显著降低（P＜0. 05）；极显著好转（P＜0. 01）面积占 0. 94%，显著好转（P＜0. 05）面积占 1. 43%；3）年降水量和年均气温在近 9 a均呈起伏上升趋势，年际间呈负协同现象；4） FVC 与年降水量、年均气温呈弱显著相关区域占 20% 左右（P＜0. 1）；5）指数模型 y=496. 21e^{2. 4497x} 为青海省地上生物量反演的最优模型 （R² =0. 42，P＜0. 01）。6）地上生物量减少趋势最大为 276. 71 kg/hm² ，增加趋势最大为 544. 68 kg/hm² ， 占比为 69. 18%、30. 82%。【结论】青海省草地资源在逐步恢复，且其变化与人类活动有重要关系。     

膜下滴灌棉田Dobson介电模型参数修改及水盐含量反演

新疆土壤盐渍化严重，亟需防治土壤盐渍化继续蔓延，水盐含量能直观表述盐渍化程度，所以反演土壤水盐含量对于土壤盐渍化的防治具有重要意义。以新疆典型的膜下滴灌棉田土壤为例，利用探地雷达250 MHz和1 000 MHz两个频率天线，通过共中心点法获取波速后转换为视在介电常数，结合野外实测数据，修正胡庆荣盐渍土介电模型参数，以修正后的胡庆荣盐渍土介电模型反演膜下滴灌棉田表层土（0~30 cm）的水盐含量，最终验证反演结果的适用性。结果表明：①通过修正胡庆荣介电模型中的参数，使该模型可以适用于膜下滴灌棉田土壤水盐含量的反演。参数A修正后的取值在0.74左右，参数ξ修正后的取值在0.14左右。②1 000 MHz频率天线反演的含水量优于250 MHz频率，且反演值与实际值具有较好的线性拟合关系，R²=0.948，RMSE为2.67 cm³/cm³。③探地雷达250 MHz和1 000 MHz频率天线的组合能够有效反演膜下滴灌棉田表层土的含盐量，反演值与实测值拟合程度较高，R²=0.835，RMSE为1.43 g/kg。探地雷达技术结合参数修正后的胡庆荣介电模型不仅提高了水盐含量的调查效率，还有利于绘制中尺度棉田土壤水盐含量分布图，为防治土壤盐渍化提供了理论数据支持。