两种NDVI时间序列数据拟合方法比较

归一化植被指数（NDVI）时间序列数据拟合目的是降低时序数据的噪声水平,重建高质量的NDVI时序数据,有利于多种参数反演和信息提取。针对国际上普遍应用的两种NDVI时间序列数据拟合方法,即Savitzky-Golay滤波法和非对称性高斯函数拟合法,该文在介绍两种方法基本概念的基础上,利用直接比较法和间接比较法在中国对两种拟合方法进行了比较分析。结果表明,Savitzky-Golay滤波法和非对称性高斯函数拟合法的拟合效果总体上一致,但二者之间还是存在区域差异性,这种区域差异与两种方法的自身特点和中国区域自然条件紧密相关。不同数据拟合方法的比较研究可以弄清每种方法的优缺点和区域适宜性,有助于研究人员针对不同研究目的和研究区域选择适宜的NDVI数据拟合方法,减少遥感数据处理中的误差,提高研究精度。     

不同采样尺度下土壤图和Kriging法的空间估值精度比较——以砂姜黑土典型地区的研究为例

在河南省驻马店市西平县砂姜黑土(砂姜潮湿雏形土)区,采用0.5 km×0.5 km网格法采集248个土壤耕作层样本,其中124个作为估值数据集,124个作为验证数据集,设计了3种不同采样尺度的估值数据集抽样方案,对比了土壤图法和Kriging法对土壤有机质、全氮、全磷、缓效钾和速效钾的估值效果。结果表明土壤图法对土种内变异系数较小,但土种之间差异较大的全磷、全氮和有机质的估值精度仅稍低于Kriging方法,在空间变异格局表达方面的功能也大致相同。对土种内变异系数较大,但空间变异结构性明显的速效钾,Kriging估值效果显著优于土壤图法。降低采样密度使Kriging估值平滑效应增加,估值精度降低,且集中出现在那些内部变异系数较大的土种内。该结论揭示在土壤调查的初级阶段采集少量的样点对土种内的土壤变量的变异程度做出估计对进一步的采样方案设计和土壤估值方法选择有指导意义。     

基于NDVI时间序列数据的施肥方式遥感识别方法

农产品生产过程时空动态监测是有机/绿色农产品认证亟待解决的问题,不同施肥方式的时空精准识别是解决该问题的关键。本文以美国加州大学戴维斯分校长期定位实验为基本材料,利用时间序列Landsat8和Sentinel-2影像研究长期施肥实验下不同施肥处理轮作地块的植被指数时间序列,对比分析不同施肥处理NDVI的差异以及NDVI与产量的相关性。结果表明:1)不同施肥处理下的NDVI时间序列曲线总体趋势相似,有机肥与化肥处理NDVI时间序列曲线差异较大;2)不同施肥处理NDVI随作物生长期呈现规律变化,生长初期和后期有机肥处理NDVI均值高于化肥处理,生长中期化肥处理高于有机肥处理;3)不同施肥处理下的NDVI与产量之间相关系数随作物生长期有规律变化,应用植被指数进行遥感估产需要考虑不同施肥处理的影响。研究成果初步探讨了利用不同施肥处理NDVI时间序列差异、NDVI与产量相关性差异区分有机肥与其他施肥方式,有望为有机/绿色农业的时空动态监测与认证提供遥感技术支持,深化遥感技术在农业领域应用。     

土壤可蚀性K值的计算和K值图的制作方法研究——以南京市方便水库小流域为例

本文介绍了土壤可蚀性K值的计算和K值图的制作方法。涉及利用公式法计算该区的土壤可蚀性K值的参数设置方法,和运用地统计学的协同克里格空间插值的方法进行K值图的编制方法,并对K值图在水土保持、水土流失定量监测、生态与环境等方面的应用作了简要说明。     

参与式方法和工具在小流域规划中的应用——以英国赠款小流域治理管理项目为例

英国赠款小流域治理管理项目在示范小流域规划中采取“自下而上”的参与式方法,强调农户是流域规划的中心和主体。该文介绍了小流域规划中参与式方法,尤其是参与式工具的应用情况。项目实践表明,科学合理地使用参与式方法和工具会使规划更符合当地的发展状况,更具可操作性。     

基于HJ时间序列数据的农作物种植面积估算

通过对长时间序列遥感影像的波谱变化特征分析,可以有效地进行农作物种类识别与信息提取,提高农作物种植面积的遥感监测精度。中空间分辨率多光谱遥感影像适合于中国大范围大宗农作物面积监测,也是能够提供稳定时间序列遥感数据源之一。该研究以河北省衡水市为研究区域,采用2011年10月3日-2012年10月24日期间,16景30 m空间分辨率的HJ-1A/B卫星CCD(电荷耦合元件,charge-coupled device)影像月度NDVI(归一化植被指数,normalized difference vegetation index)时间序列数据,针对冬小麦、夏玉米、春玉米、棉花、花生和大豆等主要作物类型,在全生育期波谱特征曲线分析基础上,提取主要作物类型的曲线特征,采用基于NDVI阈值的决策分类技术,进行了农作物种植面积遥感识别,以15个规则的2 km×2 km的地面实测GPS(全球定位系统,global positioning system)样方进行了精度验证。考虑到大豆和花生2种作物的NDVI时间序列特征相似性较高,将这2种作物合并为一类进行分类,并命名为小宗作物。结果表明,冬小麦、夏玉米、春玉米、棉花和小宗作物等5类目标可以有效识别,分类总体精度达到90.9%,制图精度分别为94.7%、94.7%、82.4%、86.9%和81.2%,其他未分类类别精度为85.9%。利用中高分辨率遥感时间序列卫星影像,在大宗农作物时间序列的变化规律分析基础上,可以准确地提取大宗农作物种植面积,在农作物面积资源调查中具有较大的应用潜力。     

基于SPOT/VEGETATION时间序列的冬小麦物候提取方法

农作物物候信息的获取十分重要。近年来,开展了大量利用时序遥感数据提取植被物候的研究,但这些研究中提出的方法主要应用于森林或草地等植被类型。由于冬小麦的光谱指数时间序列有着独特的特性,利用这些方法不能获取较好的冬小麦物候提取结果。研究提出了一种新的物候提取方法,能够从SPOT/VEGETATION NDVI S10产品时间序列中成功的提取出冬小麦的返青期等详细的物候信息。研究选取一个位于山东省济宁市的典型的冬小麦种植区对该方法进行验证。结果表明,这种方法能够有效的消除遥感数据中的噪音对提取结果造成的影响,可以达到较以往的物候提取方法更满意的拟合效果和更符合实际的物候提取结果。     

土壤盐分和含水量的空间变异性及其CoKriging估值——以黄河三角洲地区典型地块为例

以黄河三角洲地区典型地块为研究区，运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了不同深度土层盐分和含水量的空间变异特征。结果表明：研究区土壤盐分和含水量普遍较高，土壤表层积盐作用明显；各层土壤盐分均属于中等变异强度，土壤含水量除表层为中等变异强度外，其余各层为弱变异强度；受结构性因素和随机性因素的共同作用，各土层盐分和含水量均具有中等的空间相关性。对Kriging插值结果分析表明，研究区各土层盐分和含水量在一定的范围内均存在着空间上的相关性和变异性，表层土壤盐分和含水量的空间分布主要受微地形和气候条件的影响，地下水性质是主导深层土壤盐分及含水量空间分布的主要因素。分别采用表层土壤盐分及相应土层含水量对深层土壤盐分进行CoKriging估值，均能提高估值精度，采用表层土壤盐分对深层土壤盐分进行CoKriging估值的精度要明显高于采用土壤含水量，其估计方差减少百分数最大达到167．36％。     

密云水库集水区森林的水文作用——以北庄小流域为例

 从径流小区、天然坡面径流场及流域3个尺度,对试验流域内森林植被对水文特征的影响进行研究。结果表明:试验流域2004年年径流系数为0.43,2005年为0.10,流域内产沙均为0。有林与无林2个天然坡面径流场相比,降雨与径流系数之间呈二次曲线关系,有林坡面径流系数2003年最大,为0.72,无林坡面径流系数2003年最大,为0.97,有林坡面产沙模数明显低于无林坡面,2004年产沙削减率为18.7%,2005年产沙削减率为77.3%。不同树种组成的径流小区产流量排序为板栗>刺槐>油松。对流域水质抽样检验结果表明,超标指标主要是总氮和总磷,其余水质指标均达到一类水质标准。总体来看,流域内森林植被的增加,明显增强林地的调洪、蓄水、减沙和改善水质的功能。     

基于Box—Jenkins方法的黄河水质时间序列分析与预测

采用基于Box-Jenkins方法的时间序列分析技术,对黄河上游甘肃兰州段、中游吴堡和下游山东利津段的水质进行了趋势分析和预测。选取对水质产生影响较大的两个污染因子化学需氧量（CODMn）和溶解氧（D0O1994—2003连续10a的月平均水质监测数据,借助Matlab和SAS统计软件,建立了ARIMA模型和乘积季节时间序列模型,并分析了这两个污染因子随时间推移的变化规律。结果表明：ARIMA模型和乘积季节模型能够用于短期水质预测,并且预测效果较好。黄河流域从上游到下游水质总体状况呈逐渐下降趋势,上游水质一般为Ⅱ和Ⅲ类,而中游和下游水质基本为Ⅳ、Ⅴ和超Ⅴ类。     

基于时间序列分解方法的太湖未来特征水位预测

基于太湖沿湖5个水文台站1956—2006年的逐日平均水位数据,提取得到了逐年特征(平均、最高和最低)水位,运用时间序列分解方法模拟和预测了太湖未来15a的特征水位,并探讨了太湖未来洪灾情势。将水位序列分解为趋势成分、周期成分和随机成分,得到时间序列分解模型,并进行了水位序列模拟和预测。分析结果表明,该模型的模拟精度比较理想,可以实现未来较长期的特征水位预测。预测得到未来15a后的最高水位可能达到4.05m,显著超过太湖警戒水位,因此需引起相关部门的重视。     

基于GF-1/WFVNDVI时间序列数据的作物分类

归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时间序列已广泛应用于植被信息提取研究,然而目前NDVI时间序列的研究主要集中于中低分辨率遥感影像,从而影响了植被信息提取的精度。随着中国高分专项首颗卫星高分一号(GF-1)的发射,为高分辨率NDVI时间序列的构建提供了可能。该文尝试利用GF-1卫星16 m宽覆盖(wide field of view,WFV)影像,构建16 m分辨率NDVI时间序列,以河北省唐山市南部区域为研究区,开展作物分类研究。该文采用覆盖作物完整生长期的GF-1数据构建NDVI时间序列,避免了利用自然年(1-12月)数据构建NDVI时间序列的不足,有助于作物信息的提取。通过分析样地的NDVI时序曲线,发现GF-1/WFV NDVI时间序列能够清晰地区分不同作物的物候差异,捕捉作物特有的生长特性,而且能够识别研究区当年的作物种植模式。该文分别采用最大似然法、马氏距离、最小距离、神经网络分类、支持向量机(support vector machine,SVM)等分类方法,基于GF-1/WFV NDVI时间序列对研究区作物进行分类,研究结果表明SVM分类方法总体精度最高,达到96.33%。同时该文还采用时间序列谐波分析法(harmonic analysis of time series,HANTS)对NDVI时间序列进行了平滑处理,结果表明处理后的NDVI时间序列能更好地描述作物的物候特性,作物分类精度得到进一步提高。     

基于能值分析的区域循环经济研究——以柴达木盆地为例

运用能值分析的理论与方法,从能值流量、能值经济、资源投入产出、环境压力、综合指数五个方面构建了循环经济能值评价指标体系,分析了柴达木盆地1998-2007年循环经济发展概况,结果表明:柴达木盆地的经济发展主要依赖本地的不可更新资源,属于资源输出型区域。经济发展造成的环境压力越来越大,可持续性也较差,但潜力较大。因此只有合理开发和利用当地的不可更新资源,提高资源的循环利用水平,才能更好地促进柴达木盆地循环经济的发展。     

土壤时间序列的构建及其在土壤发生研究中的意义

土壤时间序列在研究土壤演化速率与方向、建立土壤发生演化模型上具有重要的价值,并且能为土壤发生学理论的验证提供宝贵的信息。为了获得可靠的结果,时间序列的构建必须包括剖面内与剖面间母质均一性或母质不连续性的判定以及土壤的绝对或相对年龄的判定这两个重要过程。本文综述了土壤时间序列的类型及其构建方式,详细论述了在时间序列建立过程中母质不连续性的判定方式与土壤定年方法,并阐明了土壤时间序列方法在土壤发生研究中的重要意义,旨在为正确建立土壤时间序列、深刻理解土壤发生中的时间因素提供较为详尽的参考。     

慈溪1000年时间序列农田土壤氮矿化和硝化的变化

长时间序列土壤关键氮（N）转化过程和相关微生物的变化规律仍不清楚。以慈溪市滨海围垦农田土壤为研究对象,利用室内培养法研究了11个不同利用年限土壤（0～1 000 a）N矿化速率、硝化强度和硝化细菌数量。结果表明,随着利用年限的增加,土壤电导率和pH下降,而有机质和全氮逐渐积累,土壤性质在利用前50 a内变化幅度较快;土壤N矿化速率的大小表现为：220～1 000 a >0～50 a >60～200 a;硝化强度大体随着利用年限的延长而增强,而土壤硝化细菌数量表现为在0～20 a增加后逐渐降低的趋势,其中,20～60 a达到最高;皮尔森相关和聚类推进树（ABT）分析表明,土壤利用年限（45%）、电导率（12%）和有机质（11%）是影响硝化强度的主控因子,土壤中NH₄⁺-N和有效磷含量分别是影响N矿化速率（86%）和硝化细菌数量（42%）的关键限制因子。因此,海陆界面土壤在持续农业利用过程中,硝化强度及硝化细菌丰度得到一定加强,但同时受到历史条件和当代环境因素的共同影响。     

基于SWAT模型的气候变化下水文响应分析——以福建省长汀县朱溪小流域为例

本文以长汀县河田地区朱溪小流域为研究区,基于多年的气象、水文数据及高程数据模型、土地利用图、土壤类型图等,构建朱溪小流域SWAT模型。本文在假设下垫面条件不变的情况下应用假定气候情景法,通过改变日最高、最低气温值和逐日降雨量值构建15种不同的气候条件情景定量模拟分析气候变化对朱溪小流域径流的影响。研究结果表明:降水和温度的变化共同影响着朱溪小流域的产流过程,朱溪小流域的径流量与降雨量呈现正相关关系,与气温呈现负相关关系;相对于温度变化对朱溪小流域径流的影响,降雨量对于研究区径流量的影响更大。     

黄土高原小流域监测评价数据共享机制研究——以甘肃省崆峒区甲积峪小流域为例

数据共享是实现资源有效利用的必然选择,开展小流域监测评价数据共享机制研究对于加强黄土高原小流域管理具有重要意义。以甘肃省崆峒区甲积峪小流域为例,通过部门调查和小流域监测评价数据共享方案试点,明确了小流域监测评价数据资源的现状、共享面临的问题、制约因素以及共享潜力;提出了小流域监测评价数据共享方案,为实现小流域监测评价数据共享提供一个操作模式。     

菜园土壤有效钾提取方法比较研究——以重庆地区为例

研究菜园土壤有效钾的测定方法,为蔬菜合理施用钾肥提供理论依据。以36个莴笋钾肥田间试验的产量及吸钾量为参比标准,采用7种方法 (醋酸铵法、ASI法、Mehlich3法、冷硝酸法、四苯硼钠法1、四苯硼钠法2和沸硝酸法)测定土壤有效钾含量。结果表明,土壤有效钾含量以沸硝酸法四苯硼钠法2四苯硼钠法1冷硝酸法Mehlich3法醋酸铵法ASI法。7种测定方法测得的土壤有效钾含量间呈不同程度正相关,均具有评价土壤钾素有效性的潜力。四苯硼钠法1和四苯硼钠法2测得的土壤有效钾含量与无肥区占施钾区莴笋相对产量(RY_(CK))、缺钾区占施钾区莴笋相对产量(RY_(NP))、无肥区占施钾区莴笋相对吸钾量(RUK_(CK))的相关性均达显著水平,即其测得的土壤钾素的生物有效性均较好。综合而言,在所试验土壤地区,四苯硼钠法1和四苯硼钠法2均是评价菜园土壤当季钾素有效性的较好方法,其中以四苯硼钠法1更好。     

基于气象和覆被条件考量的无人机地形勘察适宜期——以东北黑土区为例

基于无人机平台的SfM技术是获取高精度地形的重要手段,如何在开展外业测量之前确定地形勘察的最佳日期对水土保持项目的规划和实施至关重要.以东北黑土区不同气候带为例,结合当地的气候和植被动态变化特征探讨该区适宜无人机地形勘察的最佳时间窗口,以期为其他地区的地形勘察期选取提供借鉴,为水土保持领域的地形侵蚀监测研究服务.选择的...     

基于隶属函数值法的边坡土壤肥力综合评价——以深圳市为例

运用模糊数学的隶属函数值法,对深圳市14个边坡的土壤肥力进行了综合评价。结果表明,治理年限较长的边坡综合肥力较好,充分说明了植被绿化与边坡肥力的相互作用。同时探讨了在边坡治理后土壤肥力的变化趋势及多工艺联合的应对措施。