农业用地土壤重金属样本点数据精化方法——以北京市顺义区为例

样本点空间分布是样点数据检测评价和挖掘分析的关键因素。以北京市顺义区为例，研发了一种农业用地土壤重金属样本点数据精化方法：首先构建样本点均匀变异指数和均匀因子离散图来共同检测样本点数据均匀性，进一步将样本点类型划分为均匀样本点、聚集样本点和稀疏样本点并确定其数量；其次删除聚集样本点，基于研究区历史数据加密稀疏样本点；最后基于地理空间样本点均匀变异指数、特征空间偏离指数和插值误差共同评价数据精化效果。结果表明，研究区样本点的均匀变异指数为0.429，存在一个聚集样本点和一个稀疏样本点，空间偏离指数为0.327，空间属性插值误差为6.538；冗余数据精化后进行均匀性检测没有发现聚集样本点和稀疏样本点，均匀变异指数下降到0.406，特征空间偏离指数微弱下降，空间属性插值误差下降到6.357。研究表明该方法可以对提高采样数据的均匀性和代表性提供理论指导，可以服务于土壤污染防治行动计划（土十条）、土壤污染状况详查等，为更加精确研究土壤空间信息变化提供一定的基础条件。     

长时序海量土地利用时空数据统计优化方法

针对任意查询区域年度现状地类面积统计困难、长时序变更流量分析计算耗时等问题,提出基于时空变化图模型的统计优化方法。运用图的连通性原理,对查询统计区域内和边界处的要素实体进行分类,实现了时序快照统计优化算法,解决了任意查询区域时点现状统计困难的问题,提高了时序快照统计的效率。运用多商品流原理进行时空网络图约化性判定,实现了变更流量统计优化算法,减少了要素空间叠置分析次数,解决了长时序土地利用变化变更流量统计耗时问题,提高了统计的效率。最后,以2009—2012年琼海市土地利用数据为例,进一步验证优化算法的有效性和可行性。     

精准变量施肥机的研制与试验

该文针对传统均匀施肥，没有考虑土壤肥力不一致的特点，介绍了一种可与国产拖拉机配套实现变量施肥的施肥机，该施肥机在GPS导航系统的帮助下可以按照预先设计的处方图实现变量施肥。机械采用国产的普通外槽轮作为变量施肥机的肥料计量装置，通过调整外槽轮的转动速度达到调整肥料量的目的。对变量施肥机械在田间的作业原理和机械的基本结构进行了详尽的介绍。针对变量施肥机施用肥料的种类不同，试验了在不同槽轮转速情况下，使用不同肥料排肥数量的变化情况。试验证明在施用尿素时要增加槽轮的排肥槽长度，在施用磷酸二铵等不规则的肥料时，应力求减少排肥槽轮的长度，通过增加槽轮转速达到提高排肥计量系统的精度。     

都市型现代农业建设对区域生态服务价值变化的影响分析

针对都市型现代农业建设的各个阶段,以多时相TM影像为数据源,以地块为基本单元提取土地利用/覆盖变化信息,选取植被覆盖度作为生态系统质量状况的表征系数,建立基于质量状态分析的生态服务价值定量评估模型,通过生态价值变化分析来表达土地利用变化所造成的生态环境质量改善程度。结果表明:通过都市型现代农业建设,对各个地块的土地利用方式进行合理规划和有效建设,土地利用类型趋于多样化,生态服务功能增强,建设后期的生态服务价值相对于建设之前明显提高,林地、草地和水域面积的增加是该区生态服务功能增强的最主要原因。作为都市现代农业建设示范区,要严格控制耕地面积的减少,合理转化未利用土地,这样才能实现生态环境改善和农业生产双丰收。     

规模化畜禽养殖场粪便养分数据空间化表征方法

针对目前进行规模化养殖场粪便养分分配,主要以行政单元为单位将规模化养殖统计数据总量按农田面积简单分配,认为所有的农用地之间都是均匀的,而忽视了农用地块之间存在差异性的问题,利用GIS空间分析技术,结合农用地地块间的空间差异性以及规模养殖畜禽粪便作为肥料施用的特殊性,构建了规模化畜禽养殖统计数据空间化算法,并结合农用地最大养分负荷,实现从规模畜禽养殖统计数据到区域畜禽粪便养分供给的空间化转换,最后以福州市闽侯县上街镇为例进行了算法的实际应用。结果表明研究区农用地氮、磷最大养分负荷分别为169.994 kg/hm2和34.973 kg/hm2。无论是畜禽养殖粪便氮养分还是磷养分,都未超过算法设定的阈值。     

秸秆还田研究进展及内蒙古玉米秸秆深翻还田现状

秸秆是培肥土壤重要的可再生资源,秸秆还田是培肥和改良土壤最为经济有效的技术措施,同时可解决田间焚烧秸秆所带来的大气污染问题。本文系统总结了秸秆还田的技术模式和培肥机理,阐述了秸秆还田对土壤理化性状、土壤养分与养分有效性、土壤酶活性与微生物、土壤温室气体减排和作物产量的影响,重点概述了内蒙古玉米秸秆深翻还田的研究进展,并对今后研究方向进行了展望。针对内蒙古平原灌区玉米生产现有的自然环境和农业栽培技术措施,以秸秆培肥土壤为切入点,提出了与农田生态环境相适应的秸秆深翻还田培肥模式。     

基于适宜性-规划-等级的村庄整治类型划分研究

科学划分村庄整治类型并制定合理的优化策略,是实现大城市村镇体系合理布局和乡村空间高效利用的重要措施。本文基于POI、土地利用现状数据等多源数据,综合运用适宜性评价、引力模型等方法,构建了基于布局适宜性-规划约束-村庄等级(简称适宜性-规划-等级)的村庄整治类型划分方案,并以密云区为例进行实证分析。结果表明：在经济发展、生活便利和环境宜居等多因素综合作用下,密云区村庄布局适宜性呈现由西南向东北衰减的特征。借助引力模型,将研究区332个村庄划分为57个中心村、103个次中心村和172个一般村。基于适宜性-规划-等级的村庄整治内涵,将密云区村庄确定为城镇集建、特色提升、整治完善Ⅰ、整治完善Ⅱ和整体搬迁5种整治类型。整体搬迁类村庄未来的整治方向为可复垦型,其他村庄均为可盘活型。结合村庄布局适宜性评价、等级划分、土地利用形态和整治潜力,着眼于减量规划思路,因地制宜地提出5类村庄的整治策略。研究成果可为区域村庄用地布局优化和减量发展以及全域土地综合整治等提供参考。     

京郊不同剖面土壤重金属的分布与迁移

通过对北京东南郊区3种种植方式下的土壤剖面重金属元素的调查分析,获得了不同种植模式下剖面重金属元素的空间分布特征。结果表明:不同种植模式下,各剖面土层中铅、铜、镉和铬的空间分布不同,菜地剖面上层重金属含量较高,其土壤重金属污染程度深;垂直分布重金属元素含量随土壤深度呈降低趋势,并在一定深度低于背景值。由于污染元素的量和迁移速度不同,在不同土层积累状况不同,以镉的表层富集趋势最为明显。     

类别辅助变量参与下的土壤无偏采样布局优化方法

为了提高采样点在地理空间和辅助变量特征空间中的代表性,该文提出特征空间偏离指数用以测度采样点在特征空间中的无偏性,采用类别型辅助变量参与下的多维特征空间构建方法,融合地理空间和特征空间均匀分布的多目标优化目标函数,并利用空间模拟退火的方法实现采样点布局优化。以北京顺义区农田土壤重金属采样为例,选取土地利用类型、土壤质地和母质为辅助变量进行样点布局优化,并与特征空间均匀和地理空间均匀采样方法比较,结果表明:用于区域变量总体估计时,地理空间均匀采样估计精度最低,在采样尺度大于0.275时以特征空间均匀采样估计精度最好,而在采样尺度小于0.275时,无偏采样能获得更好的估计结果;在特征空间代表性方面,采样尺度较大时特征空间均匀采样样点代表性最好,采样尺度小于0.302时,无偏采样与特征空间均匀采样的代表性基本一致,地理空间采样点的代表性最差;用于空间制图时,无偏采样总体上比其他2种方法具有更好的制图精度。可见,在辅助变量支持的采样优化中,当采样尺度大且样点数较少时,适合采用特征空间均匀方法,且只能用于总体估计;采样尺度较小,样点数多时,适合采用无偏采样方法。该研究为利用辅助变量设计区域采样布局提供参考。     

基于Geo-WebServices的农田环境动态监测与评价分析系统

为实现农田环境质量数据的在线共享、查询统计与评价分析服务,该文结合地统计学及农田环境质量监测相关专业知识建立采样点布设优选评价模型,并基于GIS、GNSS、角色访问控制等技术,设计开发了农田环境动态监测与评价分析系统。应用证明,系统采用Geo-WebServices技术能够实现分布式存储的极高分辨率遥感影像和大比例尺基础地理数据等数据服务的实时在线集成与共享,提高了数据分析精度,也解决了高精度基础空间数据的共享安全性及数据版权的问题;能依据角色分配用户权限,使得系统安全可靠;能灵活定制与管理农田环境监测评价与预警分析等模型,并实现从采样布设优选评价、采样点数据预处理、环境质量评价与预警分析及结果多方式直观的可视化等全流程的动态监测分析功能,系统能有效应用于农田环境质量监测与管理。