利用无人机遥感提取育种小区玉米倒伏信息

研究了无人机遥感技术在小区尺度上进行玉米倒伏信息提取的可行性。笔者使用小型无人机通过无地面控制点的倾斜摄影方式，获得研究区的数字表面模型(DSM)，结合图像的红、绿、蓝色彩特征，采用图像分类的方法提取玉米倒伏信息，并在小区尺度上与田间调查结果进行对比分析。结果表明，数字表面模型所代表的玉米冠层高度差异信息与图像色彩特征具有良好的互补性，二者结合能够极大地提高玉米倒伏信息的提取精度。与田间调查数据相比，倒伏株数的误差只有4.44%，受倒伏影响的小区数量误差为9.26%，且85%以上小区内的株数误差小于5棵。玉米冠层高度结合色彩特征信息可精准地提取玉米倒伏信息；倾斜摄影测量方式可有效降低地面控制点缺失带来的模型内畸变，提高工作效率。该方法为小区尺度的玉米倒伏调查提供了一种简单、快速、有效的手段。     

基于Sentinel-2多光谱遥感的低盐湖泊盐度反演——以西藏错鄂湖为例

为探索遥感数据反演低盐湖盐度的能力, 以西藏错鄂湖为例, 利用 Sentinel-2 多光谱数据, 对比了可见光和近红外波段光谱反射率与水表盐度的相关性, 基于波段反射率和归一化水体指数(normalized difference water index, NDWI), 采用线性回归模型对西藏错鄂湖水表盐度进行反演研究。研究结果表明, 绿波段反射率与盐度的相关性高于其他波段, 当盐度低于 3 时, 近红外波段反射率与盐度相关性最高; 9 种变量组合的盐度反演模型中, NDWI 变量的加入能够提高模型的反演精度, 且 NDWI、近红外波段、蓝波段 3 个变量组合的线性回归模型反演盐度的精度最高, 平均绝对误差(the mean absolute error, MAE)为 0.103, 决定系数 R2 最大, 为 0.5696, 说明盐度实测值和预测值拟合结果较好。从对全湖的预测结果看, 错鄂湖的水表盐度空间分布总体呈现出岸边、河口低, 湖泊内部高且分布较为均匀的格局, 预测盐度均值约 4.14, 与实测均值 4.15 十分接近, 验证了反演方法的有效性。研究结果表明多光谱遥感数据在预测错鄂湖泊水表盐度方面具有准确度高、快速便捷的优势, 对利用多光谱遥感数据进行低盐湖泊水表盐度反演具有指导意义, 对水生生物资源保护和可持续利用具有借鉴价值。     

广东省近60年极端气温的时空演变研究

极端气温反映了气候变化的趋势， 对极端气温的时空特征进行深入分析能更准确地预报各种极端天气事件的发生.根据广东省1961-2019年的36个台站逐日最高气温和最低气温资料，利用RClimDex模型、结合Mann-Kendall 非参数检验方法及空间插值、Pearson相关性分析等方法探究了广东省近60年间极端气温的时空演变特征. 结果表明，广东省在近60年间，极端气温指数的年际倾向率呈现上升趋势，在近10年以来极端气温变化趋势的上升幅度更为明显，表明广东省近60年间极端气温呈显著变暖趋势. 极端高温指数中极高值（Max Tmax, TXx）和日最低气温的极低值(Min Tmax, TNn)发生突变的时间分别在90年代末期和80年代初期，且TNn、日最低气温的极高值(Max Tmin, TNx)率先开始呈上升趋势. 空间分布上，TXx表现为离海岸线的距离越远，温度越高，日最高气温的极低值(Min Tmax, TXn)、TNn刚好与之相反，TNx则表现为纬度越高温度越低，呈现出海陆地带性和纬度地带性特征. 广东省不同区域极端气温极值指数变化趋势与整个广东省情况大体一致，但珠三角地区的极端气温极值指数上升趋势更快. 极端气温指数与自然、社会经济因素均存在相关性，其中纬度和人口数量对其影响更大.     

鄱阳湖通江水道越冬时期鱼类群落的栖息地适宜性分析

鄱阳湖通江水道是多种洄游性鱼类完成生活史过程的重要通道, 具有重要的生态功能, 对于长江中下游鱼类资源的养护及其多样性维持至关重要。为了解越冬时期鄱阳湖通江水道中不同体长鱼类资源的空间分布规律及栖息生境状况, 本研究将鱼类声学探测、生境遥感定量制图分析和三维水动力模拟相结合, 分别绘制出 3 种不同体长鱼类群落的水深(SI_D)、流速(SI_V)、坡度(SI_S)等单因子生境适宜度指数曲线, 并利用乘积法建立栖息地适宜性指数(habitat suitability index, HSI)模型, 对通江水道中不同水域的鱼类生境适宜度进行对比和评估。结果表明, 鄱阳湖通江水道越冬时期鱼类平均全长为(10.1±5.73) cm, 主要分布在屏峰山以北的湖口县、鞋山和屏峰附近 3 个水域; 小体长鱼类群组(1~20 cm)水深的生境适宜度曲线为双峰型, 最适宜水深包括 3.06~4.59 m 和 9.18~12.24 m 两个区间, 流速为 0.05~0.13 m/s, 坡度为 0~2.23°; 中等体长组(20~40 cm)及大体长组(＞40 cm)鱼类适宜的水深、流速和坡度的生境适宜度曲线均为单峰型, 其中中等体长组最适宜栖息的生境因子范围为水深 9.18~13.77 m、流速 0.05~0.13 m/s 和坡度 0~2.23°, 大体长组为 13.77~15.3 m、0.10~0.13 m/s 和 0~2.23°。     

基于数码相机的玉米冠层SPAD遥感估算

【目的】叶绿素是植物光合作用中重要的色素。利用作物光谱信息对叶绿素含量进行反演,为作物的实时监测和生长状态诊断提供重要依据。【方法】以大田环境下不同氮肥水平(0,50%和100%)的开花期玉米为研究对象,利用轻小型无人机搭载数码相机,获取试验区RGB影像。使用土壤调整植被指数(soil adjusted vegetation index,SAVIgreen)对图像进行分割,基于分割前后的影像分别提取15种常见的可见光植被指数,综合分析指数与玉米冠层叶绿素相对含量SPAD值的相关关系。采用单变量回归模型、多元逐步回归模型和随机森林(random forest,RF)回归算法构建玉米SPAD值的遥感估算模型,通过模型精度评价指标决定系数(coefficient of determination,R2)、均方根误差(root mean square error,RMSE)、平均相对误差(mean relative error,MRE)和显著性检验水平(P0.01),确定最佳指标和最优模型。【结果】基于分割前后的数码影像提取的VIplot和VIplant植被指数与玉米冠层SPAD值之间具有显著的相关关系,其中VIplant中的红光标准化值(NRI)、归一化叶绿素比值植被指数(NPCI)、蓝红比值指数(BRRI)、差值植被指数(DVI)与SPAD值的相关性在0.77以上;以相关性高于0.77的VIplant指数NRI、NPCI、BRRI、DVI构建的线性、指数、对数、二次多项式、幂函数的单变量回归模型中,NRI指数构建的二次多项式模型效果最好,决定系数R2为0.7976,RMSE为4.31,MRE为5.91%。在VIplant指数NRI、NPCI、BRRI、DVI参与建立的多变量SPAD反演模型中,使用随机森林方法的模型精度最高,决定系数R2为0.8682,RMSE为3.92,MRE为4.98%,而多元逐步回归模型的精度高于任意单变量回归模型,决定系数R2为0.819,RMSE为4,MRE为5.67%;对数码影像结合各模型制作的SPAD分布图进行精度分析,使用随机森林回归模型对SPAD的估测值与实测值最为接近,具有最佳的预测效果,R2为0.8247,RMSE为4.3,MRE为5.36%,可以作为玉米冠层叶绿素信息监测的主要方法。【结论】本研究证明将数码相机影像提取的可见光植被指数应用于玉米叶绿素相对含量的估测是可行的,这也为无人机遥感系统在农业方面的应用增添了新的手段和经验。     

长江流域水域及消落区现状、变迁与渔业资源变动

采用中-大尺度遥感监测手段，对长江流域水域及消落区开展调查与分析，重点阐述长江流域从自然水体为主向人工水面为主的变化趋势，及其对长江流域天然渔业资源衰退的潜在影响。结果显示，近40年全长江流域历史最大水面约63 360 km²，最小水面约26 396 km²，历史最大消落面积约36 964 km²。2019—2020年“一江两湖七河”最大水面约为19 663 km²，最小水面约为14 281 km²，消落区面积6 337 km²，其中反季节性消落区633 km²。2001—2020年和1984—2000年两时段相比，地表水减少水面中超过80% 来自于具有自然水文情势的消落区，而新增水面中，由于水库充填导致的河流水面增加达5 500 km²，致使长江流域水域类型组成结构发生了巨大转变，自然水体占比不足20世纪80年代的一半，而同时期的鱼类资源现存量也下降为20世纪80年代的一半。本研究首次明确反季节性消落区的概念，探讨了长江流域河流梯级水库充填形成的反季节性消落区与鱼类“三场”(产卵场、索饵场和越冬场) 关键栖息地丧失的关系。