BP神经网络的沙漠化土地信息提取研究

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲为例,探讨了基于主成分融合的沙漠化信息的提取方法.由于Landsat-7 ETM 的全色波段与多光谱波段有相同成像条件,影像获取时间一致,两种不同分辨率的数据可以不经配准而实现高精度融合.首先,对Landsat-7ETM 的全色图像与多光谱图像进行主成分融合处理,再利用BP神经网络模型,以相同的训练样本分别对融合前后的影像进行分类,在此基础上进行沙漠化信息的提取.结果表明:主成分变换融合图像的光谱信息保持性、信息量以及空间分解力都较高,且分类精度比Landsat-7ETM 多光谱图像有较大提高,是监测沙漠化土地变化的有效手段.     

额济纳三角洲土壤养分特征分析

选择黑河下游额济纳旗为研究区,采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究其土壤养分特征.通过对2003年额济纳土壤样品的分析得出:土壤pH值在7.97～9.35之间,呈碱性;全N、全P、全K,pH值比较集中,速效N、速效P、速效K和有机质的含量比较分散,差异大;对土壤养分成分进行了主成分分析,第一、第二主分量的累计贡献率达到73.65%.第一主成分代表土壤综合养分水平;第二主成分则主要反映土壤的K肥和速效P水平.通过对主成分低维聚类分析,将研究区的土壤大致划分为4类,并针对不同类型土壤分别提出了改善措施.     

沼气发酵残留物对红富士苹果园土壤酶活性的影响

对干旱地区的红富士苹果园土壤中施沼肥定位试验施肥后收获期土壤主要土壤酶种类及活性进行分析结果表明:施沼肥土壤中主要存在脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶等4种土壤酶,它们的酶活性存在差异,施工程沼肥果园中除蔗糖酶外其余酶活性均高于施户用沼肥果园.对土壤酶和土壤养分进行相关分析、通径分析、主成分分析结果表明,施户用沼肥果园的脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶和施工程沼肥果园的蔗糖酶都可以作为土壤肥力的指标,且酶活性大小受到土壤化学性质和其它酶活性影响.土壤主成分分析能较为客观地评价土壤肥力水平.     

新疆伊犁皮里其河流域表层土壤养分特征

以新疆伊犁皮里其河流域为研究区,采用野外调查与实验分析相结合的方法,选取土壤养分的7个指标:有机质、全N、全P、全K、有效N、有效P和速效K为分析参数。应用主成分分析法,对研究区土壤养分的主要因子进行识别,并应用聚类分析法对样地进行分类。主成分分析表明,该区土壤第一主成分主要反映土壤综合养分水平;第二主成分反映土壤P肥水平;第三主成分反映K肥水平。聚类分析表明,第一聚类样地因子得分较高,该类土壤养分主要受有机质、全N和速效K的影响较大,土壤较为肥沃;第二聚类样地土壤养分普遍低于第一聚类,有机质、全N含量低于第一聚类,土壤养分一般;第三聚类样地由于土壤环境较为特殊,因子得分最低,土壤相对贫瘠。最后,针对3个聚类不同类型土壤,提出具体的保护措施。     

基于地面高光谱数据的油茶炭疽病病情指数反演

使用FieldSpec HandHeldTM地物光谱仪采集不同发病程度的油茶冠层光谱数据,并实地调查油茶炭疽病病情指数,将光谱数据进行一阶微分与滑动平均滤波相结合的预处理,提取与病情指数相关性较高的敏感波段,并采用主成分分析法(principal component analysis,PCA)对敏感波段的光谱数据进行降维,分别以敏感波段和PCA降维处理后的敏感波段作为输入变量建立了病情指数的BP神经网络反演模型.两种建模方法建立的BP神经网络模型计算出的预测值与观测值之间的决定系数(R2)均达99％以上.精度检验证明,以PCA降维所得到的前10个主成分作为输入变量建立的10-7-1三层BP神经网络模型预测精度更高,模型计算出的预测值与观测值之间的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)分别为0.998 6和0.814 8.该研究表明,利用地面高光谱数据结合主成分分析和BP神经网络算法反演油茶炭疽病病情指数是一种有效的方法.     

土壤盐分离子对浸提液电导率的敏感性分析建模

为了研究土壤盐分离子对浸提液电导率的敏感性,首先采用灰色关联分析法对影响土壤浸提液电导率的盐分离子进行初步分析,之后采用缺省因子法与主成分分析法进一步分析检验.结果表明:Cl-、Na+这两种离子对土壤浸提液电导率的变化最为敏感;灰色关联分析法所得结果与基于缺省因子法的主成分分析模型结果基本一致;影响土壤浸提液电导率的7...     

焉耆盆地土壤盐渍化状况的主成分分析

利用主成分分析法分析了焉耆盆地内荒地和耕地的土壤盐分特征,结果表明,荒地内土壤盐分表聚强烈,基本无自然淋洗过程;而耕地内土壤盐分存在多次积盐和脱盐过程,培面中盐分分布比较均匀。第一主成分综合反映了区内土壤盐渍化程度,第二和第三主成分联合反映了土壤的碱性特征。     

干旱区绿洲土壤盐分特征

以内蒙古阿拉善盟腰坝绿洲为研究区,根据野外实地调查、样品采集及室内实验分析,采用描述性统计法、相关分析法、主成分分析法,分析腰坝绿洲表层土壤的含盐量及各盐分离子分布。结果表明:腰坝绿洲表层土壤呈碱性氯化物-硫酸盐型盐渍化土,土壤阳离子聚积以Ca~(2+)和K~++Na~+为主,阴离子聚积以HCO_3~-为主,土壤全盐量呈西南部高东北部低的分布特征;土壤中K~++Na~+、SO_4~(2-)和Cl~-呈强变异性,全盐量、Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-呈中等变异性,p H呈弱变异性;土壤全盐量与SO_4~(2-)、Ca~(2+)、K~++Na~+、Cl~-和Mg~(2+)之间存在着极显著正相关,p H与Mg~(2+)、Ca~(2+)、Cl~-和SO_4~(2-)之间存在着极显著负相关;通过主成分分析,选取了反映土壤盐分组成和碱度的2个主成分因子,得出表征土壤盐渍化的特征因子为SO_4~(2-)、K~++Na~+、Ca~(2+)、Cl~-,并进一步建立了主成分综合得分方程,计算出了42个土样的综合得分,分值范围为3.6~10.7,平均值为5,标准差为1.5,呈中等变异性。该研究可为研究区土壤盐渍化防治提供理论和实践依据。     

基于Landsat 8 OLI影像的三江源区表层土壤全氮空间格局反演

利用Landsat 8 OLI影像反演三江源区玉树、称多及玛多县的表层土壤全氮含量空间分布格局,选取光谱反射率(R)、光谱反射率的倒数(1/R)、光谱反射率倒数的对数〔lg(1/R)〕3个光谱指标,与表层土壤(0~30 cm)全氮实测数据进行相关性分析,筛选相关性最高的光谱指标,以达到显著性相关水平波段的主成分分量建立回归模型。结果表明:OLI影像的B1~B4和B7的R、1/R、lg(1/R)均与实测全氮数据达到显著性相关水平,以lg(1/R)变换最为明显;利用这5个波段lg(1/R)的第一、第二主成分建立负二次多项式回归模型,其中建模样本的R2为0.621,RMSE为2.075,验证样本的R2为0.730,RMSE为1.493,RPD为1.849,反演模型精度较高,稳定性较好。利用OLI影像可较好的估算表层土壤全氮含量的空间分布格局。     

喀什市土壤重金属的分布特征及其来源解释

运用石墨炉(TAS-990)原子吸收光谱法对喀什市不同剖面土壤重金属含量进行测定,并利用统计软件Pearson系数法、主成分分析法进行重金属含量特征和来源分析。结果表明:各功能区的重金属含量随着剖面深度的增加呈逐渐减小的趋势;Pb-Ni、Cd-Ni、Cr-Zn、Cr-Ni、Pb-Cu、Cr-Cd之间显著相关,相关系数分别为0.90、0.81、0.79、0.74、0.69、0.68、0.67,并且通过了0.01水平的检验,这进一步说明了土壤中重金属的污染来源是相同的或是复合的。通过主成分分析求得1个主成分;PC1的贡献率70.9%,第一主成分元素为Ni、Pb、Cr,载荷系数分别为0.93、0.90、0.88,揭示了土壤中的重金属元素的同源性,这深入证实了土壤母质是土壤中重金属的重要来源。     

艾比湖湿地自然保护区典型群落土壤理化性质分析

对艾比湖湿地自然保护区16个典型群落的土壤理化性质进行分析,试验结果表明：1）土壤水分的空间分布特征反映了阿齐克苏河河谷沿线西部较东部干旱的现象;土壤盐渍化现象严重,且碱化现象较明显,土壤pH值垂直分布无明显特征;有机质含量,P含量均贫乏。2）含盐量与含水量呈正相关（R=0.584）,与P含量相关性不明显（R=-0.1...     

中国西北干旱区生态地下水埋深适宜深度的确定

干旱区影响天然植被生长的土壤水分和盐分,都和地下水埋深密切相关。地下水埋藏浅,在强烈的蒸发作用下,溶解于地下水中的盐分沿毛管上升水流于地表聚集,使土壤发生盐渍化,产生盐胁迫。地下水埋深过低,毛管上升水流不能到达植物根系层,植物生长受到水分胁迫,发生荒漠化。因此,确定既不会使土壤发生盐渍化和荒漠化的地下水埋深十分重要。本文根据地下水、土壤水及植物生长状况综合研究,把适宜的地下水埋深界定为在温带荒漠区1.5—4m,暖温带荒漠区2.0~4.0(4.5)m,即在潜水的强烈蒸发深度以下和蒸发极限深度之上的区间,为防治土地盐渍化、荒漠化和估算生态用水提供了科学依据。     

干旱区土壤蒸发及水热耦合运移模式研究

干旱地区土壤蒸发模拟及水热耦合运移研究,对干旱地区水资源利用、陆面过程及气候模式研究具有重要意义.通过对土壤蒸发与内部水分传输机理的深入了解,推导出土壤水热传输与土壤蒸发模式.为了比较模式模拟结果,利用本模式对CoLM陆面过程模式进行改进,并采用黑河沙漠站观测资料,对模式改进前后土壤蒸发与土壤温度和湿度模拟结果进行了对比.结果表明:改进后模式能够更好地模拟土壤温度与土壤蒸发,干旱条件下应考虑水汽对土壤水分与温度传输的影响.     

土壤呼吸对不同来源水分响应的研究进展

土壤是陆地生态系统最大的碳源,也是最大的碳汇。土壤呼吸作为全球碳循环的一个重要组成部分,是调控全球碳循环和气候变化的关键过程,也是当前全球变化生态学研究的重要领域和碳循环中碳收支研究中的一个热点问题。水分是土壤呼吸的重要扰动因子,比较不同来源土壤水分对土壤呼吸的影响,对准确估算土壤呼吸具有重要意义,这在干旱和半干旱地区尤为明显。通过土壤水分的3种主要来源：降水、灌溉和地下水,比较分析了土壤呼吸对不同来源水分的响应过程和规律,为今后土壤呼吸方面的研究提供参考。     

玛纳斯河流域绿洲农田土壤盐分反演及空间分布特征

土壤盐分的准确监测是干旱、半干旱地区农业可持续发展的前提,气候变化、不合理灌溉等因素使土壤盐渍化问题逐渐显现.文中以新疆玛纳斯河流域为例,采用多光谱遥感影像和野外实测土壤盐分数据相结合的方法,选取对土壤盐渍化影响较大的归一化差异水体指数及其它具有代表性的多光谱遥感指数与土壤盐分构建反演模型,探讨研究区内土壤盐渍化的空间...     

基于高分遥感影像的亚高寒草甸土壤水分含量反演

通过高分卫星遥感影像计算植被供水指数来反演亚高寒草甸土壤水分含量,结合高分辨率遥感影像(GF-2)和中分辨率的遥感影像(Landsat-7)进行土壤水分反演模型建模验证,揭示高分遥感影像结合植被供水指数法在青藏高原东北缘亚高寒草甸草原上的适用性,同时分析研究区土壤水分分布及其影响因素。基于高分二号（GF-2）、Landsat-7影像数据,以甘南藏族自治州当周草原为研究区,利用植被供水指数（VSWI, vegetation supply water index）构建土壤水分反演模型得到研究区土壤水分含量反演图,通过半方差函数及主成分分析法探索研究区土壤水分空间分布及影响因素。结果表明：研究区土壤水分含量分布状态呈现出一定程度的空间变异,体现在整个研究区内以及各个地块之间,土壤水分含量主要介于0.11%~60.44%之间;土壤水分含量与坡度、海拔、坡向、NDVI、地表温度均呈正相关关系,分布主要受NDVI、坡向、坡度、海拔的影响。综上,利用植被供水指数法结合高分遥感影像监测土壤水分含量是可行的,基于GF-2遥感影像所建立的模型拟合度最优,较Landsat-7遥感影像更具优势。     

基于遥感技术的干旱区土地盐碱化分级

通过分析干旱区土地盐碱化环境的地表景观特征和遥感信息特征,基于SPOT、ASTER多平台多波段遥感数据和DEM、土壤样品分析数据等多源数据,采用光谱角度制图(SAM)的遥感图像分类方法对实验区土地盐碱化程度进行了分级制图。该方法对常规数据的依赖性较小,适于西部干旱地区的土地盐碱化快速监测和评估。     

层次分析法在新疆平原灌区土壤盐渍化研究中的应用

本文结合新疆平原灌区土壤盐渍化形成、治理以及现状,利用层次分析法,探讨了灌区内部土壤盐渍化的发生原因和治理措施的有效性。结果表明:干旱荒漠化气候和土壤历史积留盐分是灌区内土壤盐渍化的主导因子,贡献率达69.3%;地下水水位过高是引起土壤盐渍化的重要原因,贡献率11.1%;不完善的排水系统和不合理的灌溉方式也是土壤盐渍化的重要因素。各个治理措施组合权重的分配格局相对均衡,其中建立现代化的排水系统和通过平整土地、植树造林治理土壤盐渍化的效益较高,组合权重达31%。层次分析法可为灌区土地资源的管理、土壤盐渍化的治理提供定量依据。