基于声学摄像仪的溯河洄游幼香鱼计数

至今主要靠目视计数来掌握香鱼(Plecoglossus altivelis)的资源量,这种方法很耗劳动力且精度低.由华盛顿大学研发的声学摄像仪DIDSON(Dual-frequency IDentification SONar)可在浑浊不清的水中摄取接近光学视频画质的图像.其附带软件虽可对体长为几十厘米的大个体鱼计数,但对于体长6 cm以下的小个体鱼,由于其回波信号弱,计数显得非常困难.本文提供了一种基于DIDSON的溯河洄游幼香鱼计数的新方法.首先从声学图像中消除静止的背景,提取出运动目标并除去噪音像素,然后用卡尔曼滤波器对剩下的目标进行跟踪,根据目标移动的特性把目标分为香鱼和垃圾2大类,在除去向下游移动的垃圾之后,可正确地计算向上游移动香鱼的数量.通过现场实测验证了上述声学计数方法的实用性和高效性.     

基于NDVI数据的华北地区耕地物候空间格局

 【目的】探讨基于多时相遥感信息监测中国华北地区耕地种植制度和物候空间格局特征。【方法】选择NDVI时间序列数据，采用非对称性高斯函数拟合方法重建平滑曲线，依据年内NDVI变化曲线峰值数目监测华北地区耕地的多熟种植制度，并利用动态阈值法获取该种植制度下耕地物候空间格局。【结果】华北地区耕地种植制度以一年两熟为主，其分布具有明显的空间差异性，随着纬度递减呈现出从简单到复杂的总体趋势。在该种植制度下，华北地区耕地第一季作物的生长开始期和生长结束期存在十分明显的空间差异，一年两熟区域的第一季作物生长开始期和生长结束期要明显早于一熟区域。与第一季作物物候期明显的空间差异相比，华北地区耕地第二季作物物候期差异不显著。【结论】华北地区耕地种植制度与物候分布格局和自然地理环境紧密相关，不同区域的温度、降水和光照等气候资源的禀赋和匹配程度对该区域的种植结构和作物布局有很大影响。此外，这种耕地物候空间格局还与作物品质、耕作水平、灌溉、施肥和农药等有密切关系。如何区别生态环境因子和人类活动因子对耕地物候的影响是今后值得深入研究的问题。     

基于光谱反射信息的作物单产估测模型研究进展

及时准确地估测区域作物单产信息,对于粮食安全预警、粮食贸易流通,以及农业可持续发展都具有非常重要的意义。基于光谱反射信息的遥感技术,能够实时获取作物和土壤在不同时间和空间尺度下的分布信息,为区域作物单产估测研究提供了新的机遇和挑战。在简单介绍作物反射光谱特性和作物单产影响因素的基础上,分经验模型、半经验半机理模型和机理模型三部分,详细论述了基于光谱反射信息的作物单产遥感估测模型的国内外研究进展,并指出基于作物生长机理模型与多时相遥感信息同化技术的研究,应该是未来区域作物单产估测的重要发展方向之一。今后应该重点加强作物冠层关键参数(如叶面积指数、叶绿素浓度、作物吸收光合有效辐射系数、植被覆盖率等)的定量反演研究,同时加强多源遥感数据替代和整合技术研究,以及作物模型与遥感信息同化关键技术研究,以进一步改善单产估测精度和提高系统可运行性。     

基于作物模型与叶面积指数遥感影像同化的区域单产估测研究

通过对作物光合、呼吸、蒸腾、营养等一系列生理生化过程的定量模拟，作物生长模型已经被成功应用于田间尺度的作物单产研究。为了进一步将作物模型扩展应用于区域尺度，提高区域作物单产的模拟精度，该文探讨了将作物模型与多时相叶面积指数(LAI)遥感影像同化以改善区域单产估测的方法。研究首先通过地理信息系统将美国农业部开发的“考虑气候的作物环境决策模型”——EPIC模型，扩展为空间模型。然后，通过基于Landsat TM影像差值植被指数DVI与田间观测叶面积指数构建的最优回归模型，反演了研究区域的多时相叶面积指数影像。最后通过优化算法实现了空间EPIC模型与影像信息的同化，并将系统应用于河北石家庄地区2004年冬小麦的单产估测。结果表明，通过数据同化校正部分关键参数后的空间作物模型的单产模拟精度得到有效提高，但要达到业务运行精度仍有待进一步改善。     

两种NDVI时间序列数据拟合方法比较

归一化植被指数（NDVI）时间序列数据拟合目的是降低时序数据的噪声水平,重建高质量的NDVI时序数据,有利于多种参数反演和信息提取。针对国际上普遍应用的两种NDVI时间序列数据拟合方法,即Savitzky-Golay滤波法和非对称性高斯函数拟合法,该文在介绍两种方法基本概念的基础上,利用直接比较法和间接比较法在中国对两种拟合方法进行了比较分析。结果表明,Savitzky-Golay滤波法和非对称性高斯函数拟合法的拟合效果总体上一致,但二者之间还是存在区域差异性,这种区域差异与两种方法的自身特点和中国区域自然条件紧密相关。不同数据拟合方法的比较研究可以弄清每种方法的优缺点和区域适宜性,有助于研究人员针对不同研究目的和研究区域选择适宜的NDVI数据拟合方法,减少遥感数据处理中的误差,提高研究精度。     

土地利用对土壤性质影响的区域差异研究

 【目的】研究探讨土地利用对土壤性质影响的区域差异性。【方法】选择4类土地利用方式（天然林、人工林、灌丛和耕地），分别在山西寿阳县和四川丹棱县野外采集土壤样方进行测定，利用统计分析法研究土地利用对土壤性质影响的区域差异。【结果】不同土地利用方式对土壤性质的影响差异显著。人类活动干扰小的土地利用方式的土壤有机质、全氮含量和含盐量等普遍高于人类影响较强的土地利用方式。相同的土地利用方式对土壤性质的影响具有空间差异。即便在相同的土地利用方式下，不同的耕作制度和田间管理措施（灌溉、施肥、农药等）也会造成土壤特性的区域异质性。【结论】不同土地利用方式对土壤性质影响的区域差异揭示了人类活动对环境变化影响的区域差异，可以在一定程度上解释“人-地”的复杂性关系，研究结果可为国家在区域土地规划、作物栽培布局和水土保持政策制订等提供科学依据。     

浮绳式网箱框架纲波浪力特性的初步试验研究

结合生产的实际需要,沿海浮绳式网箱生产的作用日益突出,因而研究其水动力特性非常重要。根据这一需要,采用预加张力的直交系泊方法,依据目前柔性浮绳式网箱尺寸和渔具模型试验方法设计、制作了一个柔性浮绳式网箱模型（1 m×1 m×1 m）,并进行了水槽试验。试验工况为规则波,周期为0.8～2.0 s（间隔0.2 s）,波高为50～250 mm（间隔40 mm）。在不同波浪周期、波高下,根据测量数据,分析研究作用在浮绳式网箱框架纲上波浪力的特性。试验结果表明：波浪力的变化与波浪特性相似,呈周期性、不对称变化,垂直于波浪方向的2根框架纲的波浪力峰值比与波浪方向平行的2根框架纲的稍小。框架纲上的波浪力不是同步变化的,存在一定相位差,但由于框架纲是柔性绳索制成的,因而能承受由于不同相位波浪力产生的扭矩剪切作用,证明了波浪作用下HDPE网箱常受到破坏而浮绳式网箱安然无恙的事实。最后,就水流和波浪共同作用下的网箱水动力学进行了试验研究,发现波流共同作用下的水动力值并不是单独在纯流和纯波下的水动力的值的简单相加,而存在一修正项。     

2005～2035年全球农作物播种面积变化情景模拟研究

全球农作物播种面积变化对世界或区域的农业可持续发展、粮食安全与生态环境具有重要影响，研究分析全球作物播种面积动态变化具有重要意义。该研究借助离散选择理论，基于Logit模型建立了一个全球主要作物(水稻、玉米、小麦、大豆)播种面积变化模拟系统，对2005～2035年间全球4大作物播种面积的变化情景进行了模拟；从作物播种面积时序变化特征和空间变化特征方面对模拟结果进行了详细分析，并重点分析了亚洲区域不同作物播种面积的动态变化趋势。尽管模型还存在一些不确定性，但模拟结果在一定程度上仍然能为理解未来农业土地利用的复杂动态变化提供帮助，也可以为相关部门提供决策支持和信息服务。