基于TM影像的半干旱区土地利用信息提取——以山西省定襄县为例

为了更准确提取半干旱区的土地利用信息,以山西省定襄县为研究区,利用Landsat TM影像,在主成分分析(PCA)的基础上,结合归一化植被指数(NDVI)和纹理信息,构建支持向量机(SVM)分类模型,提取研究区的土地利用信息。结果表明:与最大似然法和单纯依靠纹理特征SVM分类方法相比较,基于NDVI和纹理特征的SVM分类法的分类精度有了显著提高,分类总精度达到了84.50%,Kappa系数为0.8113。研究表明,该方法对半干旱区的土地利用信息提取较为理想。     

高分辨率影像的干旱区植被信息提取方法

基于黑河下游额济纳旗地区的Quickbird影像,采用决策树(Decision Tree)、人工神经网络(Artifi-cial neural net,ANN)及支持向量机(Support Vector Machine,SVM)方法对干旱区植被信息进行提取。对三种方法的精度进行评价,结果显示:决策树分类得到的结果零碎,总体分类精度为84.87%;ANN法较决策树方法适宜度高,总体分类精度为91.87%;纹理信息辅助的SVM法取得效果最好,总体分类精度可达96.53%。试验中发现使用高分辨率影像提取干旱区植被种类信息时,大窗口的纹理特征辅助效果较好,但是分类结果的边界出现失常,随着纹理窗口越大,失常的范围也越大。     

应用无人机(UAV)低空影像监测黄兔尾鼠鼠洞初探

黄兔尾鼠是新疆北部地区荒漠草原的主要危害鼠种之一。其灾害调查长期以人工地面调查为主。为探究无人机(UAV)低空遥感在黄兔尾鼠鼠洞调查中的适用性,选择巴音沟牧场典型鼠害区进行航拍试验,采用小型无人机作为低空遥感平台,获取研究区可见光航拍影像。采用极大似然法和面向对象分类方法提取鼠洞,通过混淆矩阵结合地面样方对分类结果进行精度评价。结果表明,应用UAV监测黄兔尾鼠洞穴的空间分辨率应不低于1.5 cm;极大似然法鼠洞分类精度为69%,而面向对象分类方法分类精度达91%,面向对象分类方法识别鼠洞正确率更高。UAV低空遥感在黄兔尾鼠灾害调查中表现良好,具有很好的应用和推广价值。     

基于无人机高光谱影像玉米叶绿素含量估算

以无人机为平台搭载高光谱相机获得玉米农田高光谱影像,从中提取光谱特征参数,构建玉米叶片叶绿素含量估算模型,并制作玉米叶片叶绿素含量分布图。结果表明,以红边面积（SDr）、红边一阶微分最大值（Dr）、差值植被指数(DVI)为自变量构建的回归模型建模精度较高,以此反演玉米叶片SPAD值分布图并对填图结果进行精度检验,得出SPAD-Dr模型填图预测效果最佳（R2=0.89,RMSE=1.28,RE=2.31）,可以作为玉米叶片叶绿素含量无人机高光谱影像遥感反演估算的基本模型。     

最大似然识别绿化树种休斯现象规避

最大似然在高维、多源数据分类中易发生休斯现象,其卓越的分类性能不能充分展现。通过提取WorldView-2影像前3主成分的24个纹理特征,构造高维数据,以树种分类为例,提出了利用递归特征消除筛选重要纹理特征,降低数据维数,实现最大似然休斯现象规避的方法。结果表明:在消除5个纹理特征后,最大似然的休斯现象基本得到解除,在消除8个纹理特征后,休斯现象达到了最大解除;休斯现象解除后树种分类的最高总体精度为81.166 4%,Kappa系数为0.779 9,总体精度和Kappa较基于光谱特征的高7.095 1%和0.082 5。递归特征消除可避开、克服最大似然分类中的休斯现象,可使最大似然分类器在高维数据中充分展现其分类性能。     

近30 a拉萨河流域土地利用变化和生境质量的时空演变特征

为明晰高原流域土地利用变化时空特征及其对生境质量的影响，以典型高原流域——拉萨河流域为例，基于GEE平台和随机森林分类算法，解译拉萨河流域1990—2020年土地利用信息，分析30 a间土地利用的时空动态变化特征，并结合InVEST模型评估流域生境质量，探讨流域生境质量变化特征。研究结果表明：针对高寒高海拔地区的土地利用分类问题，筛选植被生长季，用相邻年份的影像进行补充和替换缺失的数据，并去云后生成的年度合成影像，提高了地类分类效率和精度；建立了一种结合Landsat影像光谱特征、纹理特征和地形特征的最优RF分类模型，实现了对高原流域土地利用信息的提取，OA、Kappa系数和F1-score分别在88.16%、0.84和0.70以上；20世纪90年代以来，拉萨河流域土地利用变化特征整体表现为“五增三减”，草地、建设用地、林地、湿地和水域面积增加，耕地、冰川及永久积雪和未利用地面积减少，其中，建设用地的增长幅度最大，达到288.35%，而耕地缩减最多，达50.18%，且耕地减少主要是受到城镇范围扩张的挤占；未利用地面积减少最为显著，其转出部分主要转化为草地；研究期内高质量生境主要分布在流...     

基于Sentinel-2影像的河套灌区作物种植结构提取

作物识别是提取作物种植结构的基础,利用遥感技术对作物进行监测识别,对优化生产布局、调整农业生产模式有着重要意义。文中选取河套灌区杭锦后旗为研究区域,基于2019年覆盖生长周期的Sentinel-2号卫星影像数据,构建NDVI时间序列数据集,利用Savitzky-Golay(S-G)滤波对NDVI时间序列数据集进行平滑,分析不同作物不同发育期的光谱曲线特征,计算各主要作物识别关键期的光谱阈值,构建基于决策树分层分类的农作物种植面积提取模型,并用验证样本对分类结果进行精度验证。结果表明:利用整个生育期内的NDVI最大合成影像确定植被地表覆盖,NDVI曲线变化区别林地与耕地,逐层提取地物,简便易行;采用S-G滤波重构高质量的NDVI时间序列曲线,研究证明重构后曲线更加平滑符合作物生长趋势;基于Sentinel-2号遥感数据和整个生育期NDVI时序数据,构建分层分类决策树模型,作物分类总体精度达92.1%,Kapppa系数精度达0.857。本研究采用的方法满足遥感观测应用化需求,也为县级区域农作物分类提供重要参考价值。     

多特征辅助下的GF-6WFV影像准噶尔山楂识别研究

针对高分六号WFV数据应用研究基础相对薄弱,准噶尔山楂遥感识别在算法、数据源等方面存在不足的问题,联合GF-6 WFV和ZY-3号影像数据提取多种分类特征,基于面向对象分割、特征选择、特征重要性评价与组合以及多分类器联合等方法对准噶尔山楂的遥感识别开展研究,提出优选特征辅助下的面向对象多分类器组合的准噶尔山楂识别算法....     

科尔沁沙丘草甸相间地区土地利用与覆被识别

为了实现基于单独光学遥感数据对科尔沁沙丘草甸相间地区土地利用与覆被(LULC)类型的识别,选用2018年64景Sentinel-2影像,结合影像分割技术,利用植被物候信息和生境特征,建立了基于群落水平的LULC决策树识别规则,总体分类精度为0.91,Kappa系数为0.89.分类结果显示:研究区旱地分布面积最大,占33...     

科尔沁沙地典型沙丘植被光谱特征数据的匹配

地物光谱数据是多因素共同作用的结果,可能会出现“同物异谱”或“异物同谱”现象。以科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间区域为研究区,以野外实测沙丘植被光谱数据为基础,利用最小距离法、光谱相似角度、光谱相关系数和光谱信息散度4种光谱匹配算法,对去噪后植物光谱特征数据进行匹配分析,发现最小距离法可以区分出本区沙丘典型植被。在此基础上,对光谱导数进行匹配分析,发现光谱相似角度和光谱相关系数识别效果增强明显,二阶导数光谱特征匹配度甚至出现了多个负值。最后选取TM1、TM2、TM3和TM4波段植被光谱数据做同样处理,证实TM2、TM4波段能够提高识别精度;同时,基于统计学基础分析单波段基础信息,发现单波段所包含信息量依次为TM1> TM4>TM2>TM3,综合考虑TM1波段内各植被光谱反射率特征曲线重叠严重和单波段植被光谱特征匹配度结果,认为TM4波段为该地区植被物种识别的首选波段。     

深松耕作对不同年代玉米品种生理成熟后的抗倒伏力学特性的影响

以1970—2010s主推玉米品种为材料,设置深松与浅旋耕处理,研究深松耕作对不同年代玉米品种生理成熟后的抗倒伏力学特征的影响。结果表明,生理成熟后玉米倒伏率增加;与浅旋耕相比,深松耕作使不同玉米品种的茎折率平均降低1.22个百分点,茎秆力学强度增加;高密度下玉米茎秆力学强度的增幅更加明显,1970s品种第4节间压碎强度增加了43.6%、第5节间弯曲强度增加了33.05%;1980s品种第3～5节间穿刺强度和第3、5节间弯曲强度、1990s品种第4节间压碎强度和第3节间弯曲强度、2000s品种第3～5节间穿刺强度和第3节间弯曲强度也有明显增加;而2010s品种在深松高密与浅旋高密下,茎秆力学强度指标无明显变化。深松耕作对玉米群体生理成熟后抗倒性的提高与第3、4节间穿刺强度、第4节间弯曲强度和第3、5节间压碎强度的增加密切相关;但随着品种演替茎秆力学强度无明显增强,第3节间穿刺强度以0.26×10⁷ N·m^-2·10a^-1的速率降低。由此可见,茎秆力学强度可作为构建玉米抗倒伏群体的指标,但评价品种抗茎折能力具有一定片面性,...     

垄沟覆盖种植对晚播夏玉米生长和产量的补偿效应

针对晚播对夏玉米生长发育造成的不利影响,采用垄覆膜沟不覆盖（LN）、垄覆膜沟覆秸秆（LJ）和垄沟全覆膜（LM）3种垄沟种植方式,以常规播期平作不覆盖（CK1）和晚播平作不覆盖（CK2）为对照,分析了不同垄沟种植方式对晚播夏玉米农田土壤水分、土壤温度及玉米生长和产量的影响,对比不同垄沟覆盖种植方式对晚播玉米生长的补偿效应。结果表明：垄沟种植显著提升了夏玉米0~25 cm土层土壤温度,促进了晚播夏玉米生长;生育期内多雨导致各处理0~200 cm土层土壤含水率一直在18%（75%田间持水率）或更高水平,覆膜对土壤水分的影响不明显;垄沟种植夏玉米整体生长状态在8月中下旬（抽雄~灌浆阶段）与CK1处理达到相同水平;地上部干物质量在成熟期达到或超过CK1处理水平;低温多雨导致晚播夏玉米生育期延长了8~9 d;垄沟种植处理倒伏率较低,最高值仅为3%,平作处理倒伏严重,CK1和CK2处理倒伏率分别达73.1%和20.1%;CK2处理全生育期各项生长及产量指标均较低,LJ处理前期生长状态差,后期贪长,最终相对CK1处理减产7.9%;LN处理产量9 783.8 kg·hm^-2,与CK1处理持平,LM处理达到最高产量11 101.7 kg·hm^-2,相对CK1处理增产12.2%。综合考虑土壤水热、夏玉米生长、产量等各方面因素,多雨条件下垄沟全覆膜方式对晚播玉米生长达到了最好的补偿效果。     

干旱胁迫下玉米自交系抗旱性评价及筛选

以39份玉米自交系为材料,2017—2018年在甘肃省张掖市设置田间自然抗旱鉴定试验,筛选抗旱鉴定指标,综合评价玉米自交系的抗旱性。结果表明：在干旱胁迫下,39份玉米自交系的粉丝间隔时间延长了0~3 d,株高、穗位高、穗长、穗粗、穗干重、籽粒干重、出籽率及百粒重均降低,其中,穗干重、籽粒干重和出籽率3个指标分别为正常灌水处理的81.5%、79%和88.5%。穗干重、籽粒干重和出籽率与平均抗旱系数呈显著正相关,可作为玉米自交系抗旱鉴定的主要指标。利用加权抗旱系数法综合评价筛选出强抗旱玉米自交系10份,其中自交系E28、DH351、陇1222、浚92-8和黄早四,抗旱性达到极强。本研究所筛选到的抗旱自交系可在选育抗旱新品种中加强利用。     

基于地表高光谱与OLI影像的土壤含盐量和pH值估测

针对宁夏银北地区大面积土壤盐碱化监测的需要,利用实测植被冠层光谱与Landsat 8 OLI影像相结合进行土壤含盐量和pH值估测研究.对实测植被冠层高光谱与影像多光谱反射率进行倒数、对数、三角函数及其一阶微分等一系列变换,确定最佳光谱变换形式,筛选敏感植被指数和敏感波段,分别建立基于实测植被光谱与Landsat 8 O...     

基于野外原位光谱的棉田耕层土壤全氮含量监测模型研究

针对可见光和近红外光穿透力不强、难以监测到耕层土壤全氮的问题,以石河子垦区播前棉田土壤为研究对象,获取3种不同土壤质地类型的原位光谱及不同耕层的土壤全氮含量信息,通过Savitzky-Golay平滑处理及最大归一化处理对土壤原位光谱进行预处理,并利用广义传播神经网络(GRNN)、随机森林回归(RFR)、支持向量机回归(SVR)、最小二乘回归等4种建模方法,建立和筛选出不同土壤质地类型的棉田耕层土壤含量的最佳监测模型。结果表明：(1)不同建模方法在各耕层监测精度不同,在浅、中、深耕层表现最佳的监测模型均为GRNN模型（R²分别为0.72、0.68、0.63）。(2)优化后的NGRO-GRANN模型监测精度高于GRNN模型,在浅、中、深三个耕层的预测精度提高16.2%~30.2%。(3)基于原位光谱建立不同耕层的土壤全氮监测模型具有较好的监测效果,且大量简化了室内光谱处理的繁琐步骤。该研究为野外原位光谱快速获取棉田播前土壤各耕层养分信息提供了理论基础与技术支撑,具有一定的可行性与鲁棒性。     

基于无人机多光谱遥感估算西北半湿润区葡萄基础作物系数研究

为提高西北半湿润区葡萄园蒸散量的估算精度，以波文比系统实测蒸散量ET_c为基础，基于彭曼公式法计算参考作物蒸散量ET_o,得到葡萄作物系数K_c后，采用FAO-56双作物系数法计算土壤蒸发系数K_e与水分胁迫系数K_s,获得基础作物系数K_cb;同时利用无人机多光谱遥感影像获取葡萄光谱数据，提取多个波段反射率计算4种植被指数(归一化植被指数NDVI、土壤调节植被指数SAVI、比值植被指数RVI、差值植被指数DVI),建立葡萄K_cb与植被指数的关系模型(一元线性回归、多项式回归、多元线性回归),从而计算葡萄园实际蒸散量用以验证无人机多光谱遥感估算葡萄K_cb的精度。结果表明：(1)相同建模方法下，植被指数与K_cb的模型拟合精度受到其种类与葡萄生长时期的影响。在生育前期，利用一元线性回归建模得到的K_cb-VI_s模型拟合精度表现为NDVI>RVI>SAVI...     

不同施氮水平下小麦/玉米套作群体产量和水氮利用

通过2018—2020年连续两年田间试验,以小麦/玉米套作群体为试验对象,研究N0、N1和N2 3个水平下（施N量分别为小麦0、120 kg·hm^-2和240 kg·hm^-2,玉米0、180 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2）小麦/玉米套作群体产量、土地当量比与土壤水分利用的差异。结果表明：小麦/玉米套作具有明显的产量与水分利用优势,与单作相比,套作小麦产量提高21.34%~27.80%（P＜0.05）,产量优势主要来源于边1行与边2行的增产,而套作玉米表现受氮肥供应的调控,在N0与N1水平下套作产量减少3.02%~11.43%,仅在N2水平下高于单作玉米;小麦/玉米套作群体的土地当量比（LER）在1.04~1.16,具有土地利用优势;在相同产量下小麦/玉米套作群体比单作群体的耗水量更少,水分利用效率更高,其中在N1水平下耗水量减少最为明显,两年内平均减少消耗47.30 mm的水分,而水分利用效率比单作系统提高2.77%~6.46%,小麦/玉米套作群体在3个施氮水平下均表现出节水与水分利用优势;套作种植还可以提高小麦和玉米的氮肥农学利用率及小麦的氮肥偏生产力,两年内套作小麦的氮肥偏生产力和氮肥农学利用率最高可达64.17 kg·kg^-1和11.17 kg·kg^-1。因此在半湿润区雨养条件下具有发展小麦/玉米套作种植模式的可行性。     

多种遥感分类方法提取冰川边界探讨

综合目视解译和计算机自动解译的方法,将冰川解译的传统方法及面向对象图像特征提取方法应用于喀纳斯河源的冰川边界提取中,并对提取出的单条冰川逐一分析。研究发现：面向对象的图像特征提取方法能较好的提取具有特征类型的地物;目视解译的方法虽然费时费力,但适用于任何类型冰川的提取;传统比值阈值、雪盖指数法、监督分类与非监督分类在无表碛覆盖,积雪覆盖较少的纯冰区效果明显。对阿尔泰山喀纳斯河源区的40条冰川进行解译,对多种方法进行比较,得到喀纳斯河源地区精确的冰川边界。结果表明：喀纳斯河源区冰川总体上呈退缩趋势,1959-2011年冰川面积共减少了23.43 km²。