基于不同地表曲面模型预测土壤有机碳含量

Local terrain attributes,which are derived directly from the digital elevation model,have been widely applied in digital soil mapping.This study aimed to evaluate the mapping accuracy of soil organic carbon (SOC) concentration in 2 zones of the Heihe River in China,by combining prediction methods with local terrain attributes derived from different polynomial models.The prediction accuracy was used as a benchmark for those who may be more concerned with how accurately the variability of soil properties is modeled in practice,rather than how morphometric variables and their geomorphologic interpretations are understood and calculated.In this study,2 neighborhood types (square and circular) and 6 representative algorithms (Evans-Young,Horn,Zevenbergen-Thorne,Shary,Shi,and Florinsky algorithms) were applied.In general,35 combinations of first-and second-order derivatives were produced as candidate predictors for soil mapping using two mapping methods (i.e.,kriging with an external drift and geographically weighted regression).The results showed that appropriate local terrain attribute algorithms could better capture the spatial variation of SOC concentration in a region where soil properties are strongly influenced by the topography.Among the different combinations of first-and second-order derivatives used,there was a best combination with a more accurate estimate.For different prediction methods,the relative improvement in the two zones varied between 0.30％ and 9.68％.The SOC maps resulting from the higher-order algorithms (Zevenbergen-Thorne and Florinsky) yielded less interpolation errors.Therefore,it was concluded that the performance of predictive methods,which incorporated auxiliary variables,could be improved by attempting different terrain analysis algorithms.     

基于“三生空间”协调的农村居民点布局优化研究

开展农村居民点布局优化研究,对集约利用土地资源、重塑村落景观格局具有重要的现实意义。选取典型丘陵区重庆市荣昌区河包镇为研究区,以农村居民点“共生斑块”为研究单元,基于“三生空间”协调理念,研究了农村居民点布局优化的策略和方向。结果表明:（1）基于共生关系建立农村居民点“共生斑块”更加符合丘陵区的实际情况。将研究区相距50 m以内的农村居民点斑块进行合并处理后,其数量由2 584个减少到1 047个,实现了具有共生关系的农村居民点斑块一体化。（2）依据“三生空间”协调理念,对农村居民点“共生斑块”等级进行评价,其在空间上呈现出由内向外的差序格局,根据斑块等级、斑块规模、三生空间协调度、城镇规划,采取“城镇化、重点建设、规模管控、迁移合并”的差异化布局优化策略。（3）将重点建设型居民点中的优势斑块作为发生元,生成加权Voronoi图,可指导全镇农村居民点空间格局趋于合理化。研究认为,“三生空间”协调理念与空间分析工具的有机结合,既完成了农村居民点布局优化,又维持了其空间结构的稳定,有助于实现乡村转型与乡土文化传承。     

基于克里金插值的耕地表层土壤有机质空间预测

基于环境变量与耕地表层土壤有机质的相关分析,分别采用普通克里金(OK)、逐步回归克里金(SWRK)和地理加权回归克里金(GWRK),对吉林省扶余市耕地表层土壤有机质进行了空间预测。结果表明:扶余市耕地表层土壤有机质分布存在中等空间自相关性,受资源开发、耕作方式等随机因素影响较小;受曲率和植被长势影响大,受一阶微观地形、复合宏观地形及汇流和沉积物运移影响小;在海拔高、植被少且土壤水分不足的阳面通风山丘区含量低;空间分布以西南部为低值中心向四周升高,高值区出现在东部边界。GWRK中环境变量参与了局部回归,其模拟精度最高且揭示了更多空间变化细节。本研究的结果可为较大空间尺度的耕地表层土壤有机质空间变异与预测研究提供可靠的方法借鉴。     

基于ARIMA模型的湘江流域DO和NH4+–N含量贝叶斯预测

为实时把控湘江流域水质的变化趋势,采用污染比较严重的湘江流域长沙段和益阳段水质指标溶解氧(DO)和氨氮(NH_4~+-N)含量的监测数据,用贝叶斯方法推断经典的ARIMA时间序列模型,并用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)模拟方法对DO和NH_4~+-N含量进行贝叶斯预测。结果表明,该模型的贝叶斯预测能实现对湘江流域长沙段和益阳段水质指标DO和NH_4~+-N含量的精确点预测、区间预测和概率预测。     

残差修正模型在森林火灾预测中的应用

基于1990-2013年福建省森林火灾发生次数建立残差修正模型,并与BP神经网络模型、马尔科夫链模型、赋权组合预测模型进行比较.结果表明:残差修正预测模型的预测精度达到95.33%,而BP神经网络模型预测精度是87.77%,马尔科夫链模型预测精度为74.85%,赋权组合预测模型预测精度为88.3%,残差修正模型预测效果优于其他3个模型,说明使用其对离散的森林火灾数据进行短期预测是有效可行的.     

基于Markov和GM(1,1)模型的土地利用变化预测

为了探索莱芜市土地利用变化规律,论文分别基于Markov模型与GM(1,1)模型对莱芜市进行了2015-2050年土地利用变化预测,分析讨论了预测结果。结果表明:(1)2种预测模型得出各地类变化趋势一致,短期内相应年份预测值吻合度高,说明短期内预测结果可信,中长期预测的趋势可作参考。(2)耕地在2015-2020年之间基本保持不变,2020-2050年呈小幅度减少趋势;而园地、林地、草地自始至终都为减少趋势,其中草地的减少幅度最大;城镇村及工矿用地、交通运输用地为增加趋势,其中城镇村及工矿用地增幅最大;水域及水利设施用地、其他土地略有减少,幅度很小。2种模型预测的短期内预测结果是可信的,可为莱芜市土地利用规划提供科学依据,预测方法可为土地利用变化预测提供参考。     

羊咳嗽声的特征参数提取与识别方法

为在设施圈养羊只产生呼吸道疾病的初期,通过监测其咳嗽声进行疾病预警和健康状况诊断,以内蒙古地区广泛推广的杜泊羊为例,对杜泊羊的咳嗽声信号进行自动采集和计算机识别,在不增加羊咳嗽声特征参数维数的前提下,提出一种改进的梅尔频率倒谱系数(MFCC),试验结果表明,该参数和短时能量、过零率组合的14维特征参数,经过羊咳嗽声隐马尔可夫模型(HMM)识别系统,其识别率、误识别率和总识别率分别达到了86.23%、7.17%和88.43%,该组合特征参数经主成分分析可降到9维,而通过BP神经网络改善的HMM咳嗽声识别系统,对咳嗽声的识别率、误识别率和总识别率分别达到了92.54%、5.37%和95.04%,满足了杜泊羊咳嗽声识别的要求。     

加权马尔可夫链理论在肉类产量预测中的应用

为准确反映肉类产量的波动特征,基于加权马尔可夫链理论提出了灰色残差修正模型,采用均值-均方差分级法,将残差灰拟合精度指标划分为4个状态,利用加权马尔可夫链理论对残差预测值进行修正.以1994-2011年郑州市肉类产量为基础,建立预测模型进行实证分析,并在模型中加入等维信息,结果表明,与传统的灰色预测相比,预测平均相对误差由21.88％降低为1.312％,较好地提高了预测精度.     

水匮乏指数及其在东北地区水安全评价中的应用

水安全问题对社会经济发展的影响已纳入综合安全的范畴,英国生态与水文中心针对水安全评价问题提出的水匮乏指数可以对地区水安全状况进行评价。通过对东北地区2009年水资源匮乏指数的计算,发现黑龙江省水匮乏指数最高,吉林省水匮乏指数最低,其水安全状况最差,需要从提高水资源开发利用程度、人口受教育程度、控制化肥用量、增加水土流失治理面积、提高社会经济发展水平等方面保障水资源安全体系建立。     

基于灰色马尔可夫模型的黑龙江省对日贸易额预测

为了提高黑龙江省对日贸易的预测精度,对灰色系统和马尔科夫理论进行研究分析,建立黑龙江省对日贸易额灰色马尔可夫预测模型。该模型融合灰色系统与马尔科夫理论的特点,可以大大提高预测精度。在实例应用中,建立贸易额GM（1,1）灰色预测模型,在获得预测值和残差检验的基础上,将原始数据划分为3个状态,计算状态转移概率,利用灰区间中位数建立贸易额灰色马尔可夫预测模型,对黑龙江省对日贸易额进行预测,将预测的结果与GM（1,1）的进行比较,结果表明,灰色马尔可夫预测模型不仅可以预测贸易额,而且其预测精度明显高于GM（1,1）预测。