水稻精准种植信息系统集成研究

精准种植系统由农田数据采集系统、信息处理系统和农机作业系统三部分构成 ,其中信息处理系统是关键。精准种植又是一项实际操作性很强的系统工程 ,精准种植信息处理系统应当简洁、高效 ,因此系统集成是十分必要的。集成系统的设计应当遵循操作简单、结构紧凑、功能完整、系统运行稳定可靠、可移植性强等原则。集成系统的主要功能包括 :属性数据的录入、编辑与修改 ,农田采样数据的空间内插与栅格化 ,精准施肥方案的制定 ,精准种植的经济效益评价以及施肥作业的计算机可视化。     

冰雪冻灾干扰下的亚热带森林生态系统恢复力综合定量评价——以湖南省道县为例

【目的】定量评价冰雪冻灾干扰下的亚热带林生态系统恢复力,以期为森林生态系统科学管理和抚育、促进生态恢复、增强森林生态系统恢复力提供理论基础和应用参考。【方法】基于森林生态系统的自组织能力、抵抗能力和适应能力,遴选气候、土壤、地形、生态存储和人类活动方面关键指标并结合遥感影像监测技术,建立森林生态系统恢复力综合评价指标体系;以湖南省道县为研究案例,对冰雪冻灾极端气候干扰下的南方丘陵山区森林生态系统恢复力进行综合定量评价。【结果】自组织能力、抵抗能力、适应能力单个核心属性评价结果与恢复力综合定量评价结果均差异显著;恢复力评价应综合考虑自组织能力、抵抗能力和适应能力3个核心属性功能;道县森林生态系统自组织能力归一化值为0.4~0.9,空间分布整体上呈北部、西部及东南部山区相对较高;绝大部分区域抵抗能力归一化值为0.5~0.6;适应能力归一化值主要为0.4~0.5,主要分布于道县北部、西部、东南部地区及中部部分区域;平均恢复力处于中等水平,为1.2~1.8,其中北部、西部部分地区及南部山区的森林生态系统恢复力水平相对较高。【结论】为客观、准确、便捷地评价森林生态系统恢复力,恢复力评价应该全面考虑森林生态系统受干扰前的结构、受干扰的破坏情况、受干扰后恢复的各过程,应综合考虑生态系统恢复力自组织能力、抵抗能力和适应能力3种核心属性功能。遥感动态监测与传统森林资源调查相结合是恢复力综合定量评价的有效手段。自然状态的森林生态系统具有相对较高的恢复力,减少人类活动干扰范围和程度、保持森林生态原始状态有助于显著提高森林生态系统恢复力。     

农业大数据研究与应用进展

【目的】在全球快速发展和数据信息量迅猛增长背景下,大数据技术也成为各行业应对海量数据的重要助力。国内对于农业大数据的研究起步较晚,缺乏对相关研究的归纳总结。文章通过对目前农业大数据应用、技术等研究进行论述,对未来农业大数据的发展方向进行展望。【方法】文章采用文献综述法,概述了国内外农业大数据的研究进展,分析了农业大数据的应用方向与关键技术,简要介绍了部分农业大数据平台,指出了目前发展存在的问题并提出未来发展方向。【结果】我国农业大数据发展十分迅速,目前已应用在了农业育种、生产与养殖、农业气象预测、市场管理与农产品追溯等领域,相关的农业大数据平台也已投入使用,但目前仍存在数据缺乏统一标准、共享水平低、缺乏大数据人才、缺乏自主核心技术、已有大数据平台缺乏实用性、数据保护体系不完善等问题。【结论】未来要进一步完善农业大数据采集体系,提高数据共享水平,增强大数据尤其是农业大数据的人才培养力度,优化大数据分析技术,让数据挖掘变得更加高效,自主研发大数据处理框架减少对国外技术的依赖,此外要对原有的大数据平台进行升级,建设出包含农业旅游、文化等丰富的、能够为基层群众提供更加实用性服务的农业大数据平台以及针对大数据资源特点,完善大数据的安全保障工作。     

基于PROSAIL模型及TM与实测数据的MODIS LAI精度评价

利用PROSAIL模型和TM影像反演的叶面积指数LAI及地面实测数据,从空间和时间序列上分别对吉林省主要玉米种植带的MODIS LAI产品精度进行验证分析,为准确评价和科学准确应用MODIS数据提供科学依据。研究结果表明,MODIS LAI产品精度因玉米生长时期和植被类型而异,混合像元是造成MODIS LAI产品低估玉米作物LAI值的主要原因之一;不同年份不同生长时期,MODIS LAI和实测数据表现出不同的关系;在玉米生长灌浆期之后,MODIS LAI产品与同期地面实测玉米LAI相比,约低估了33%～53%左右,MODIS LAI产品值明显低于TM影像反演的LAI值,约低估玉米LAI值约30%～69%左右。因MODIS LAI产品值与实际值有较大偏差,非常有必要对农作物MODIS LAI产品值进行验证分析,研究结果可为准确利用MODIS LAI产品及其算法改进后产品精度提供一种评价途径。     

胶东地区3个主要城市土地利用动态变化对比分析

利用20世纪80年代、1995年和2000年3期遥感解译矢量数据,通过叠加分析等方法,图示出胶东地区3个主要城市青岛、烟台和威海主要土地利用转移类型发生的位置和范围,计算出主要土地利用转移类型的面积、主要土地利用类型在不同时段的变化率和动态度以及3个城市在不同时期的土地利用程度综合指数,对3个主要城市的土地利用动态变化进行对比分析。结果表明,城镇化是胶东地区3个主要城市青岛、烟台和威海土地利用变化的主要驱动因素。     

利用无人机遥感测定岷江冷杉单木树干生物量

无人机获取的高分辨率遥感影像,已成为单木生物量估算的有效手段。本文以四川省王朗自然保护区岷江冷杉为研究对象,利用本项目组自行研制的无人机获取无阴影遥感影像。设置2块样地,其中plot 1为建模样本,plot 2为验证样本。通过人机交互的方式提取单木树冠面积(CA)数据,并结合野外实测的胸径(DBH),建立DBH遥感估算模型。最后基于CA-DBH模型的有效性,结合已有DBH-SB(树干生物量)经验方程,计算plot 2岷江冷杉单木树干生物量。结果表明:基于无人机遥感影像提取的单木CA与实测DBH存在较好的非线性相关关系,所建立的模型有较好的拟合度,R2达到0.752(P<0.001,n=94)。采用t检验验证CA-DBH模型预测值与观测值的差异,同时计算皮尔森相关系数(Pearson Correlation Coefficient),检验结果表明:该模型估算的DBH与实测值偏差差异不显著(P>0.05),其皮尔森相关系数可达0.879,证明利用无人机获取的遥感影像,通过提取的CA估算DBH是可行的。本次实验表明:利用无人机遥感获取影像,通过提取的单木CA进行树干生物量的估算是有效的。      

中国近30年畜禽养殖量及其耕地氮污染负荷分析

为准确掌握近年来中国畜禽养殖发展的区域差异及畜禽粪便对环境的污染威胁,该研究利用年平均增长率方法,揭示畜禽养殖量及其氮污染的增长率的区域差异和时序变化规律,分析耕地的畜禽污染负荷。结果表明,近些年中国畜禽养殖业发展迅速,各地区的猪、羊、家禽养殖量的年平均增长率都普遍较高,增幅甚至超过12%;牛和羊的年平均增长率的区域差异较大。畜禽养殖发展基本可分为3个阶段:稳步发展阶段(1980-1995年),全面发展阶段(1996-2006年),现代化发展阶段(2007年-至今)。华北、华中、华南、西南地区畜禽氮污染产生量都较大,华北和东北各省的年平均增长率相对较高,其中河南、四川、山东三省的畜禽养殖的增幅较快、养殖量较大、耕地的氮污染负荷较重。全国平均单位耕地面积的畜禽氮污染负荷达138.13kg/hm2,其中四川等6省市已达202.98kg/hm2以上。该研究为全国和各省区农业发展规划和畜禽养殖结构调整提供参考。     

中国北方草地覆被的HJ星NDVI校正研究

NDVI时间序列数据已经得到了广泛应用。中国的环境与灾害监测预报小卫星(HJ星)装载的4部CCD传感器能够满足在中国及其周边地区植被动态监测时间与空间分辨率两方面的需求,基于其建立的NDVI时间序列产品对于研究该区域的植被变化状况具有重要意义。然而波段的差异对不同传感器获取的NDVI具有非常显著的影响。本研究立足于对HJ星4部CCD传感器以及LandSat卫星TM、ETM+传感器的波段分析,利用同时相遥感影像对获取并推算6部传感器NDVI在中国北方中温带干旱半干旱草地的NDVI交叉校正系数,并通过野外实测光谱数据计算等效NDVI对研究结果进行验证。结果表明,HJ星4部CCD传感器间获取的NDVI差异能够达到5%,本研究中得到的传感器间NDVI交叉校正系数能够将该差异有效减小到2%以内。同时证明了传感器中心波长对NDVI的影响大于波段宽度对NDVI的影响。     

农业大数据研究与应用进展综述

【目的】在全球快速发展和数据信息量迅猛增长背景下,大数据技术也成为各行业应对海量数据的重要助力。其中农业数据具有广而分散,来源复杂的特点,传统的数据处理方式难以满足对海量农业数据的处理任务,大数据的发展为解决这类问题提供了良好的环境基础。然而国内对于农业大数据的研究起步较晚,缺乏对相关研究的归纳总结。文章通过对目前农业大数据应用、技术等研究进行论述,对未来农业大数据的发展方向进行展望。【方法】文章采用文献综述法,概述了国内外农业大数据的研究进展,分析了农业大数据的应用方向与关键技术,简要介绍了部分农业大数据平台,指出了目前发展存在的问题并提出未来的发展方向。【结果】我国农业大数据发展十分迅速,目前已应用在了农业育种、生产与养殖、农业气象预测、市场管理与农产品追溯等领域,相关的农业大数据平台也已投入使用,但目前仍存在数据缺乏统一标准、共享水平低、缺乏大数据人才、缺乏自主核心技术、已有大数据平台缺乏实用性、数据保护体系不完善等问题。【结论】未来要进一步完善农业大数据的采集体系,提高数据的共享水平,增强大数据尤其是农业大数据的人才培养力度,优化大数据分析技术让数据挖掘变得更加高效,研发自主的大数据处理框架减少对国外技术的依赖,此外要对原有的大数据平台进行升级,建设出包含农业旅游、文化等丰富的、能够为基层群众提供更加实用性服务的农业大数据平台以及针对大数据资源的特点,完善大数据的安全保障工作。