基于PSO-LSSVM的森林地上生物量估测模型

为提高森林地上生物量估测精度,从建模因子和建模方法出发,提出了一种综合考虑影像纹理特征、地形特征、光谱特征的粒子群优化最小二乘支持向量机生物量估测方法。以松山自然保护区为研究区域,以资源三号遥感卫星数据为数据源,配合194块调查样地实测数据、森林资源二类调查数据、数字高程模型数据,通过分析46个特征变量与森林地上生物量间的Pearson相关性,进行特征变量优化提取,建立PSO-LSSVM模型并在Matlab 2014a上编程实现。以决定系数R2和均方根误差RMSE为指标,对比分析了PSO-LSSVM和多元线性回归地上生物量模型精度。研究结果表明:PSO-LSSVM模型在针叶林、阔叶林、灌木林3种类型中预测决定系数分别为0.867、0.853、0.842,比多元线性回归模型分别提高了23.15%、19.13%、14.40%。PSO-LSSVM地上生物量模型具有良好的自学能力和自适应能力,它取代了传统的遍历优化方法,在全局优化及收敛速度方面具有较大优势,预测精度较高。     

基于高光谱遥感与SAFY模型的冬小麦地上生物量估算

为了探索准确、高效地估算冬小麦地上生物量(Dry aerial mass,DAM)的方法,获取了2013—2014年和2014—2015年2个生长季的冬小麦试验数据,采用植被指数反演叶面积指数(LAI),以遥感反演LAI作为遥感与SAFY(Simple algorithm for yield estimates)模型之间的耦合变量,利用主成分分析的复合型混合演化(Shuffled complex evolution with PCA,SP-UCI)算法优化出苗日期(D0)、有效光能利用率(ELUE)和衰老温度(STT) 3个敏感参数,对冬小麦全生育期进行动态生长模拟。结果表明,2014—2015年和2013—2014年冬小麦全生育期模型模拟地上生物量R~2、RMSE和NRMSE分别为0. 887、1. 001 t/hm~2、19. 41%和0. 856、1. 033 t/hm~2、19. 86%。研究表明,耦合高光谱遥感与SAFY作物生长模型能够准确地模拟冬小麦长势的动态变化,对冬小麦地上生物量估算精度较高,可为遥感监测冬小麦长势提供参考。     

基于无人机多维数据集的森林地上生物量估测模型研究

森林地上生物量（Aboveground biomass,AGB）是评价森林生长情况的重要指标。基于数字航空摄影（Digital aerial photography,DAP）生成的二维和三维数据,分别计算了41个点云高度变量和16个可见光植被指数,利用6种回归算法（随机森林（RF）、袋装树（BT）、支持向量回归（SVR）、Cubist、类别型特征提升（CatBoost）、极端梯度提升（XGBoost））分别构建了单一变量集和综合变量集AGB估测模型,探索了不同变量对于AGB估测模型的贡献。研究结果表明光谱数据集和点云数据集AGB预测模型精度最高分别为Cubist和XGBoost,R2分别为0.5309和0.6395。组合数据集最高精度模型为XGBoost,R2达到0.7601, XGBoost模型具有更高的AGB估测稳定性。研究还表明6种机器学习模型的贡献主要取决于所考虑的回归方法,所选择的特征个数和特征对模型的重要性在不同的模型中并不一致。DOM光谱特征在AGB的估测中具有更高的重要性。总体来说,二维和三维数据的结合能够有效提高森林AGB估测精度,基于无人机倾斜摄影获取的RGB影像能够实现森林AGB的快速无损估计。     

基于无人机高光谱影像的马铃薯株高和地上生物量估算

为实现快速无损获取马铃薯株高和地上生物量信息,分别获取马铃薯现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期、成熟期的高光谱影像,实测马铃薯株高H、地上生物量(AGB)和地面控制点(GCP)的三维空间坐标,基于无人机高光谱影像结合GCP生成试验田的数字表面模型(DSM),利用DSM提取马铃薯的株高Hdsm;然后,对马铃薯AG...     

CERES-Wheat模型中两种蒸发蒸腾量估算方法比较研究

基于CSM-CERES-Wheat模型中Priestley-Taylor(PT)和FAO56 Penman-Monteith(PM)2种蒸发蒸腾量估算方法分别模拟了冬小麦2011—2012年和2012—2013年2个生长季的累积蒸发蒸腾量、日蒸发蒸腾量、土壤含水率、地上干物质以及籽粒产量,并对2种方法的模拟结果进行了评价和比较。对2种方法模拟的蒸发蒸腾量值与试验区域内大型称量式蒸渗仪的实测结果进行了比较,结果表明,基于PT和PM方法的CERES-Wheat模型均可以准确地模拟干旱-半干旱地区冬小麦的蒸发蒸腾量,累积蒸发蒸腾量和日蒸发蒸腾量的误差分别小于5.4%和3.4%。同时,模型还可以模拟土壤水分动态情况,在0~20 cm土层,CERES-Wheat模型的模拟值与实测值的标准化均方根误差(RRMSEn)为39.38%,模拟结果较差,但20 cm土层以下,2种方法的模拟值与实测值的RRMSEn均小于23.1%,且对40~60 cm土层的模拟结果最好。CERES-Wheat模型基于PT和PM方法对冬小麦在2011—2012年和2012—2013年生长季地上生物量的模拟值与实测值的RRMSEn分别为13.57%和22.76%,产量的RRMSEn分别为11.80%和15.42%,模拟结果均较好。另外,CSM-CERES-Wheat模型基于PT方法模拟的蒸发蒸腾量小于基于PM方法的模拟值,而PT方法对土壤含水率的模拟结果高于PM方法的模拟结果,且PT方法对地上生物量以及产量的模拟结果高于PM方法,用2种方法模拟的成熟期地上生物量及产量的RRMSEn值均在25%以内。总之,CSM-CERES-Wheat模型采用2种方法对蒸发蒸腾量、土壤含水率及干物质和产量的模拟结果均较好,表明该模型在我国干旱-半干旱地区的应用性较好,可为该地区不同水分条件下冬小麦的生长情况提供理论支持。     

基于高光谱植被指数的夏玉米地上干物质量估算模型研究

2011—2014年连续实施夏玉米长势监测定位实验,在5种不同施氮量、4种不同施磷量和2个夏玉米品种处理下,测定了大喇叭口期、吐丝期、灌浆期和成熟期夏玉米冠层高光谱反射率及对应的地上干物质积累量(Aboveground dry matter accumulation,ADMA)。选取了21个光谱植被指数,利用2011年和2013年综合数据进行线性函数、对数函数、二次函数和指数函数模型拟合。在每个生育时期,选择决定系数和F值最高的3个模型,并用2012年和2014年测定光谱数据与地上干物质量对拟合模型进行均方根差和相对误差的验证,选择均方根差和相对误差较小的拟合模型为最适模型。结果表明,在大喇叭口期、吐丝期、灌浆期和成熟期,夏玉米地上干物质量的最佳拟合光谱植被指数分别为GNDVI、PSSRc、NDVI4和DI。     

基于两种空间估算模型的乔木林地上碳密度估算

以乔木林地上碳密度为研究对象,基于调查获取的乔木林地上碳密度、Landsat 8多光谱影像及DEM数据,提取植被指数、纹理特征、主成分变换因子、缨帽变换因子和地形因子作为建模变量,采用皮尔森相关系数法、结合平均残差平方和准则法对变量进行筛选,采用协同克里格插值和地理加权回归方法构建乔木林地上碳密度模型,分析对比两种方法的估算效果。结果表明：地理加权回归法构建的估算模型精度（R2为0.74,RMSE为6.84t/hm2,MAE为5.13t/hm2,RE为0.74%）优于协同克里格插值法（R2为0.47,RMSE为9.72t/hm2,MAE为7.41t/hm2,RE为0.12%）,并且较好地保留了估算变量的空间异质性,变异系数分别为0.5372、0.4968,可获得较高的估算精度。本研究可为大尺度范围内的乔木林地上碳密度及其他森林参数的估算提供参考。     

基于高光谱数据的玉米叶面积指数和生物量评估

利用高光谱技术获取玉米农学参数信息,有助于提升玉米精准管理水平.本研究基于3个种植密度和5份玉米材料的田间试验,获取玉米大喇叭口期的地面ASD高光谱数据与无人机高光谱影像,分析不同种植密度下不同遗传材料的叶面积指数(LAI)和单株地上部生物量,构建基于全波段、敏感波段和植被指数的LAI和单株地上部生物量高光谱估算模型,...     

敖汉旗两种主要土壤类型的土壤机械组成

选择赤峰市敖汉旗两种主要土壤（风沙土、栗钙土）为研究对象,采用Mastersizer 3000激光粒度分析仪测定不同类型土壤0~100 cm深度范围内的土壤机械组成（粘粒、粉粒及砂粒）。研究结果表明:相同土壤类型不同土层的机械组成基本相似,不同土壤类型相同土层的土壤粒径比例不同;不同土壤类型的土壤粒径含量总体表现为砂粒:风沙土＞栗钙土,粘粒、粉粒为:栗钙土＞风沙土。研究结果旨在为合理评价当地土壤结构和科学利用土地提供科学依据。      

内蒙古中西部青贮玉米产业及装备发展调研——以内蒙古土默特右旗为例

通过调查内蒙古土默特右旗全株青贮玉米产业发展和收获调制机械化生产技术应用现状,与国内外发展现状进行对比,并对内蒙古中西部青贮玉米产业及装备发展问题进行研究。结果表明,当地青贮玉米产业发展趋势将转向调整结构、增加订单青贮种植规模和增大优质青贮比例,而现代收获调制机械化技术应用是实现上述目标的关键因素。因此,建议通过政策支持、标准建设、技术推广和机具补贴等手段,加快大型集成和高质高效机具的推广,推动现代收获调制机械化技术普及,促进青贮玉米产业稳定健康发展。      

内蒙古乌梁素海叶绿素a浓度预测模型研究

采用2008年6月-2012年9月对乌梁素海水质监测数据,叶绿素a浓度的空间和时间分布进行分析,并建立叶绿素a浓度预测模型。结果表明,乌梁素海叶绿素a浓度呈现出明显的时空差异性,在空间上呈现北部南部,由北向南浓度逐渐降低,在时间上,叶绿素a的浓度呈现春季(2、5月)秋季(9、10月)夏季(6-8月)。以2008-2010年监测数据对经验富营养化模型进行斜率和截距的调整,建立适用于乌梁素海的叶绿素a浓度预测模型,以2010-2011年监测数据对预测模型进行验证,叶绿素a浓度模拟值与实测值吻合较好,相对误差70%,故可以用叶绿素a浓度预测模型对乌梁素海富营养化进行初步预测。     

北方农牧交错带现代农业发展模式——以内蒙古凉城马头山片区为例

以内蒙古凉城马头山片区自然资源禀赋、农业产业基础、区域政策导向、市场需求和片区发展方向作为研究内容,提出北方农牧交错带地区现代农业发展应以产业集聚为策略。采取实地调研、统计分析、数学模拟、微观定量计算和宏观定性分析相结合的方法,构建农牧林复合的生态农业模式,环境承载力内的循环农业模式,以及通过人工干预治理的休闲农业模式,对农牧交错带区域生态环境建设和乡村振兴具有重要的理论和实践意义。      

风沙区参考作物需水量的计算

根据国内外相关的研究成果 ,分析选择并确定了适宜于风沙区参考作物需水量 (ET0 )的计算模式。利用典型风沙区的气象资料 ,对多年逐旬参考作物需水量及 2 0 0 1年春小麦与春玉米生育时段内逐日参考作物需水量进行了分析计算。结果表明 ,FAO最新修正的 Penman-Moteith公式可较好地用于风沙区参考作物需水量的估算 ,一般 ET0 值在年内与年际间变化较大 ,最高值发生在 6月上旬左右 ,多年平均为 5 .82 mm/ d,最低值发生在 1月上旬 ,多年平均 0 .43 mm/ d左右 ,年内各日 ET0 值受气象因素的影响变幅很大 ,因此 ,精确灌溉应设法提高短期天气预报和灌溉预报的精度     

北方寒区生物质热能沼气池越冬产气技术研究

自然条件下北方寒区户用沼气池一年中只有5—6个月能正常产气;大棚保温沼气池不能越冬,但可延长沼气池的产气时间;生物质热能沼气池增温层60-70天换料,一年换料2～3次,就可使沼气池越冬产气;经济效益分析结果表明,生物质热能沼气池与常规沼气池比较,在不增加生产成本的情况下,增加了沼气产量。     

内蒙古河套灌区主要粮油作物系数的确定

根据FAO-56作物需水量指南推荐的作物系数计算方法,分别计算内蒙古河套灌区磴口试验站小麦、玉米(覆膜与未覆膜)、油料向日葵3种作物的单、双值作物系数。结果表明,磴口试验站单值作物系数较双值作物系数值计算的ET值偏低,双值作物系数计算的ET值与实测结果更为接近,验证了双值作物系数在河套灌区的适用性。