土壤表层水分含量测定方法

 介绍美国目前测量土壤表层水分含量的主要方法,设备和这个研究领域的最新发展方向。建议在中国加强这方面的研究,尤其要高度重视遥测法研究,尽早研制出造价低、效率高的土壤水分含量遥测设备。     

基于采样密度不同土壤的水分特征参数的预测及误差分析

目前土壤水分特征曲线（h-θ曲线）的研究普遍采用vanGenuchten模型（简称VG模型）。利用不同取样精度的土壤,将土壤质地（砂土、粘粒、粉粒含量）和容重作为输入值,探讨了使用基于土壤转换函数的BP神经网络模型来预测0～20cm表层土壤水分特征曲线参数,用甘肃称钩河流域小流域的土样进行了预测和误差分析。结果表明,使用线性回归能够减小预测误差与实测值差距;BP神经网络预测饱和体积含水量的准确性比预测剩余体积含水量和田间持水量要高。为了进一步提高预测精度,还应尽可能地包括土壤结构、有机质含量等信息。     

不同质地土壤的水分特征曲线参数分析

对常用的土壤水分特征曲线模型进行了比选,选取Van Genuchten模型的4个参数进行了拟合计算,得到重壤土、中壤土、轻壤土、紧砂土和粗砂等5种不同质地土壤的水分特征曲线,分析了土壤水分特征曲线及参数的变化规律:粗砂的水分特征曲线变化最陡直,紧砂土、轻壤土、中壤土和重壤土的水分特征曲线变化较平缓;曲线的形状系数n随着粒径变大、物理性粘粒含量的减小而变大;重质粘性土壤α值较小,轻质土α值较大。     

黄土高原沟壑区林草景观界面土壤养分、水分和微生物的研究

对黄土高原沟壑区林草景观界面(包括林地、草地和林-草界面3种生态系统)土壤的养分(有机质、氮、磷、钾和pH)含量、水分含量和微生物(细菌、真菌和放线菌)数量进行测定,分析比较了其养分、水分和微生物分布特征。结果表明,林草景观界面3种生态系统土壤养分分布不平衡,有机质、全氮、水解氮和速效钾在0～40 cm土层的平均含量为林地>草地>林-草界面;全磷平均含量为林地>林-草界面>草地;速效磷平均含量为草地>林地>林-草界面;全钾平均含量和pH为林-草界面>草地>林地;各种养分含量在各生态系统土壤剖面中有明显的层次性,表层0～20 cm土层的养分含量基本上高于20～40 cm土层;不同土层的土壤水分在水平方向上,随着水平距离梯度的变化表现出上升或下降的趋势,草地和林地内水分变化不显著,而在林-草界面内不同距离梯度上的含水量变化极显著;随着土层深度的增加,土壤平均含水量在草地区逐渐升高,在刺槐林地中呈逐渐降低趋势,而在林-草界面区域则表现为先降低后升高的趋势;林草景观界面下土壤中各种微生物数量存在明显差异,在总体数量上均以细菌为主,占微生物总量的98%以上,微生物总数量为林-草界面>草地>刺槐林地;微生物数量的垂直动态明显,林-草界面和草地0～20 cm土层数量较20～40 cm土层显著增多,而林地0～20 cm土层微生物数量少于20～40 cm土层。     

光学影像纹理信息在林业领域的最新应用进展

随着光学卫星影像空间分辨率的不断提高,影像纹理特征的重要性日益凸显。然而,纹理是一个非常复杂的空间属性,会随着太阳/观测角度、地形、感兴趣目标及其所处环境的不同而发生显著的变化。此外,不同纹理变量的选择及相应输入参数的设置,如窗口大小、像元间距、方向以及量化等级等都可能在一定程度上决定着影像纹理的利用价值。如何有效利用纹理量及其优化组合是一个值得深入探讨的问题。鉴于此,本文首先全面回顾了影像纹理特征在森林分类、森林结构参数反演以及森林生物量与碳储量的遥感估算等方面的最新研究与应用,并从不同角度肯定了光学影像纹理在林业遥感领域的应用潜力。此外,从纹理变量及其4大输入参数的选择和最优变量组合的判别方面,总结并剖析了当前研究领域中所存在的关键问题,权衡利弊并给出了相应的建议,为相关研究人员将影像纹理信息更有效地应用于林业领域提供参考。      

基于TM影像的微污染水质监测模型研究

以沧州大浪淀水库为研究主体,将水体TM影像与实测数据进行分析处理,得出水体反射率与水质参数相关性最高的波段组合,建立了悬浮物、总氮两种水质参数的遥感监测模型,并进行了反演和验证。结果表明所建模型满足了水库水质参数的动态监测需要,可以利用所建的模型来了解水体环境,采取措施,为附近地区人民生产和生活用水安全提供保障。     

基于Logistic算法与遥感影像的棉花虫害监测研究

【目的】借助多光谱遥感影像和Logistic算法,实现对棉田虫害的田间监测。【方法】以患虫害棉花区域为研究对象,利用无人机获取棉田多光谱遥感影像,并对影像进行预处理;结合受虫害棉花光谱特征,利用虫害敏感波段反射率与植被指数构建Logistic回归模型,开展棉花虫害识别监测研究。【结果】由土壤调节植被指数(Soil adjusted vegetation index,SAVI)模型和归一化植被指数(Normalized vegetation index,NDVI)模型构建的棉蚜虫、棉红蜘蛛、棉铃虫识别模型为最优模型,其训练样本准确率达到93.7%,测试样本准确率达到90.5%,召回率为96.6%,F1值为93.5%,对棉蚜虫、棉红蜘蛛和棉铃虫的识别模型决定系数分别为0.942、0.851和0.663。【结论】该模型可满足棉田中棉蚜虫、棉红蜘蛛和棉铃虫3种虫害的发生区域识别,且可基本满足棉田精准植保作业相关要求。     

黄土高原地区几种土壤的水分状况与能量水平

采用土壤张力计和土壤吸力平板仪测定了黄绵土、黑垆土、黄墡土和(?)土4种土壤的原状土样和 扰动土样的水分特征曲线,并研究了4种土壤水分能量状况。结果表明,在20℃条件下,4种土壤的水分特征曲线 皆呈现一定的规律性,当土壤含水量在170-280 g／kg时,土壤水势大小顺序为黄绵土>黑垆土>黄墡土>(?)土。 田间原状土的土壤水分特征曲线与扰动土有较大差异,当土壤含水量在170-280 g／kg时,在土壤含水量相同条件 下,原状土的土壤水势大于扰动土,土壤水势在0--90 kPa时,原状土的含水量小于扰动土,原状土与扰动土土壤 水势的差异大小为(?)土>黄墡土、黑垆土>黄绵土。土壤水势为0--20 kPa时,土壤比水容量随水势降低而逐渐 降低,土壤在高水势段的比水容量呈现出(?)土>黄墡土>黑垆土>黄绵土的趋势,原状土的比水容量大于扰动土。     

荒漠林高光谱与光学影像植被指数(VI)的比较

【目的】利用地面遥感和航天遥感数据结合植被指数实现快速调查,研究各数据中植被指数的差异。【方法】用地面高光谱数据和光学影像中分别对梭梭林和柽柳林进行归一化植被指数(NDVI)、重归一化植被指数(RDVI)和土壤调节植被指数(SAVI)3种植被指数的提取,并进行比较。【结果】在高光谱VI中,梭梭林和柽柳林的3种VI的数值大小和变化趋势都很接近,特别是SAVI和RDVI,但NDVI的变化较其他2种大;而在光学影像VI中,梭梭林和柽柳林的NDVI和SAVI的数值基本保持在一定范围内,且变化幅度微小,而RDVI的数值和变化趋势均较大,相对不稳定。【结论】高光谱数据所提取的NDVI和SAVI均大于光学影像,而光学影像所提取的RDVI均大于高光谱数据,RDVI对植被覆盖度更敏感。     

运用WOFOST模型模拟土壤中水分养分对小麦生物量的影响

为模拟研究小麦生长过程中生物量的影响因素,运用WOFOST作物模型,筛选模型的敏感性参数,设计15种模拟情景,利用情景分析与系统分析方法,模拟与评价了土壤中水分养分对小麦生物量的影响。结果表明:WOFOST模型中有6个参数敏感性指数均超过0.1,极为敏感,包括在20℃下的单叶有效光能利用率(EFFTB3)、生育期(DVS)指数设为0.0和0.5时的比叶面积(SLATB1和SLATB2)、从出苗到开花阶段的累积温度(TSUM1)、30℃下的最大CO2同化率(TMPF4)以及在35℃下的叶面积生长周期(SPAN)。按照养分缺乏、养分正常、养分充足3个情景下模拟小麦生物量指标叶面积指数(LAI)、地上总生物量(TAGP)与贮藏器官总干重质量(TWSO),得到土壤养分对小麦生物量的影响较小,土壤水分对小麦生物量影响较大。根据模拟结果得到每米土壤深度的有效含水量AWC的饱和值为190(kg·m~(-1)),小麦生物量随水分增加而增加,但当水分达到饱和时,增加水分对小麦生物量影响不大。本研究可为WOFOST小麦模型的参数优化和区域应用,以及定量模拟土壤水分与养分对小麦生物量的影响提供理论依据和方法。     

荒漠林高光谱与光学影像植被指数(Ⅵ)的比较

【目的】利用地面遥感和航天遥感数据结合植被指数实现快速调查,研究各数据中植被指数的差异。【方法】用地面高光谱数据和光学影像中分别对梭梭林和柽柳林进行归一化植被指数(NDVI)、重归一化植被指数(RDVI)和土壤调节植被指数(SAVI)3种植被指数的提取,并进行比较。【结果】在高光谱Ⅵ中,梭梭林和柽柳林的3种VI的数值大小和变化趋势都很接近,特别是SAVI和RDVI,但NDVI的变化较其他2种大;而在光学影像Ⅵ中,梭梭林和柽柳林的NDVI和SAVI的数值基本保持在一定范围内,且变化幅度微小,而RDVI的数值和变化趋势均较大,相对不稳定。【结论】高光谱数据所提取的NDVI和SAVI均大于光学影像,而光学影像所提取的RDVI均大于高光谱数据,RDVI对植被覆盖度更敏感。     

土壤盐分遥感监测研究进展

采用遥感技术监测土壤盐分是获取土壤盐渍化程度的一个重要手段。本文综述了土壤盐分遥感监测中光谱特征指标选择、反演方法和反演模型适用性等方面的研究进展。研究指出,随着空间信息技术的迅速发展,遥感技术在土壤盐分预测中应用前景广阔。土壤盐分遥感反演模型对土地覆盖/利用模式、土壤湿度、地下水埋深、土壤类型的适用性,光谱特征指标的选择,遥感和电磁感应技术相结合,国家甚至全球尺度监测模型的建立将是土壤盐分监测今后的发展研究方向。     

地基干涉雷达IBIS-L堰塞湖边坡监测影像质量分析

2014年8月3日16时30分,云南省鲁甸县发生6.5级地震,地震造成两岸山体塌方形成堰塞湖.在堰塞体右岸边坡有大量岩体崩塌,坡度为70°～90°,部分地方有倒悬体,常规手段难以布设仪器监测.故采用先进的GB-SAR系统IBIS-L对右岸裸露新岩体进行变形监测,通过此方式获取的GB-SAR影像质量直接关系到干涉图的生成、相位滤波和相位解缠.该研究根据IBIS-L采集的云南鲁甸红石岩堰塞湖边坡监测数据,通过Kaiser-Bessel窗进行加窗处理后,选用估计热信噪比(TSNR)、时间和空间相关系数、相位稳定性等能够直接表征观测相位的稳定程度特征量,间接分析了GB-SAR影像采集的质量好坏,为进行连续高质量的影像选择提供依据.     

土壤容重对海涂垦区粉砂土水分垂直入渗特征的影响研究

为探明土壤容重变异对海涂围垦区粉砂土水分入渗性能及变化过程的影响,该文通过室内土柱一维垂直入渗试验,比较分析了围垦区粉砂土和南京菜地黄棕壤不同容重下土壤水分入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明容重对2种试验土壤入渗过程有较大影响,表征土壤入渗能力的稳定入渗速率、累积入渗量和湿润锋深度均随容重增大递减,呈显著负相关关系。模拟2种土壤入渗过程的考斯加科夫模型中,表征初始入渗速率的参数K值随容重增大递减,而表征入渗能力衰减速度的参数α随容重增大未表现出显著差异。简略的Philip入渗方程的幂级数解可以很好地拟合2种土壤湿润锋深度随时间变化过程,拟合的参数λ和x变化规律表明随着容重的增大,基质势梯度、重力作用都呈逐渐减弱的趋势。采用一维代数模型可以较好的模拟粉砂土入渗剖面含水率分布规律,土壤容重越高,模型的理论值越准确。     

基于云存储的多源遥感影像管理系统研究与设计

近些年遥感影像呈指数增长,遥感影像管理部门如何科学有效地管理海量的遥感影像数据,充分利用存储空间,按需高效调取多源遥感影像是目前迫切需要解决的难题。设计了海量多源遥感影像管理和服务的系统,应用云存储技术,将分布不同地点的存储设备通过软件组合后依托网络传输技术协同工作,管理部门可基于该系统做到有效的影像数据管理、数据分发以及数据服务共享等,切实解决当前海量遥感影像管理和应用遇到的问题。     

基于TM影像的焦作市植被覆盖度时空动态监测

以焦作市2000年和2013年Landsat TM影像为基础,依据归一化植被指数和像元二分模型,对焦作市近13 a来植被覆盖度变化情况进行分析。研究表明,2000—2013年焦作市植被覆盖度总体比较低,其中修武县的植被覆盖度是所有区域中最高的;与2000年相比,2013年焦作市植被覆盖度总体增加,其中低及以下植被覆盖度区域面积明显减少,中低及以上植被覆盖度区域面积均有明显增加。     

黄土丘陵沟壑区林草间作土壤养分和水分动态研究

2007—2009年以黄土丘陵沟壑区不同林草间作模式为对象,以相同立地条件下的农田为对照,对林草间作地土壤养分及含水量进行了测定分析。结果表明:黄土高原丘陵沟壑区实施林草间作,在一定程度上有利于提高土壤养分含量,但不利于提高土壤水分含量;从间作年限看,9年生林草间作对土壤养分及水分含量的影响大于7年生林草间作。从空间结构看,林草间作对20、40、60 cm土层土壤养分及水分含量的影响较80、100 cm土层明显。     

基于无人机可见光影像和面向对象的树种分类研究

针对目前林业部门人工调查树种存在效率低、成本高等问题,采用无人机遥感技术进行树种分类识别,提高树种调查效率,辅助林业管理部门进行林木种植结构分析、病虫害防治等工作。利用无人机获取矮冬青、三球悬铃木、马尾松和紫叶李的冠层红绿蓝（red-green-blue,RGB）可见光影像,进行数字表面模型（digital surface model,DSM）特征图像提取,通过色彩空间转换提高树种间颜色差异;应用最优尺度分割,以纹理特征、颜色特征及几何特征为分类特征参数,优选最佳分类特征集,以期实现无人机可见光影像的树种分类。结果表明,DSM与RGB特征融合图像提取树种的精度较高,可见光影像分类总精度为91.58%,Kappa系数为0.89;特征融合图像分类总精度为98.27%,Kappa系数为0.98。研究提出的特征融合图像结合面向对象分类方法实现了可见光影像的树种分类,为实现树种计数、统计、分类提供数据参考。     

雷达回波和卫星云图观测夜间云浅析

通过卫星云图图象的形态、结构、亮度和纹理等特征,可以识别云的种、属及降水状况。可以识别大范围的云系,如螺旋状、带状、逗点状、波状、细胞状等,并用以推断锋面、温带气旋、热带风暴,高空急流等大尺度天气系统的位置和特征。根据晴空无云的区域,推断反气旋和高空高压脊的位置。从卫星云图上发现了一些新的云系;如细胞状云系、云街、热带云团等。利用云状在卫星云图、多普勒雷达图中的外形、结构和图像特征,归纳了若干利用卫星云图和多普勒雷达图像在夜间云观测中应用的一些方法。如卫星云图上积雨云常呈球形或胡萝卜形;高层云和高积云为层状;卷云为纤维状等特点。雷达图上雨层云为分片成片、面积大和回波在20dBz左右,积雨云为结构紧密、棱角分明、回波强度大等特点。     

土壤基质和水分对珙桐幼苗生长的影响

珙桐是我国的一级濒危保护植物,探讨其迁地保护的生态限制因子尤为重要。以2年生珙桐为研究对象,采用盆栽试验在3种土壤基质下,设置3种水分梯度,分别为田间持水量的80%~90%、60%~70%以及40%~50%。研究珙桐幼苗株高、地径、根系和叶片氮、磷含量对土壤水分的响应,以及在不同土壤水分下珙桐幼苗的生物量分配特征。结果表明,不同水分处理对珙桐幼苗的株高、地径均有影响,干旱处理后期珙桐幼苗的株高及地径增量显著下降;水分胁迫降低了叶片的生物量,增加了根系的生物量和根冠比;随水分含量减少,叶片及根系氮含量呈上升趋势;土壤基质对幼苗的株高、地径增量及净光合速率的影响差异不显著。说明珙桐幼苗对干旱胁迫较为敏感,且耐旱能力较差,土壤基质的适应范围较广。