不同特征信息对TM尺度冬小麦面积测量精度影响研究

充分挖掘遥感数据信息，改善作物识别环境，一直是农作物遥感监测的重要工作。以往研究表明最佳波段组合、纹理信息和植被指数信息可以在一定程度上提高分类精度，但这些手段是否一定可以提高作物识别的精度，不同分类器对不同特征信息组合的响应是否一致等都是值得探讨的问题，也是目前研究甚少的问题。为此，该文将平均值(Mean)、方差(Variance)、均一性(Homogeneity)、反差(Contrast)、相异性(Dissimilarity)、熵(Entropy)、角二阶矩(Angular Second Moment)、灰度相关(Correlation)7种纹理信息以及比值植被指数(RVI)、土壤调整植被指数(SAVI)、重归一化植被指数(RDVI)、植被液态水含量指数(NDWI)、有效叶面积植被指数(SLAVI)5种植被指数信息分别加入到TM多光谱数据中，同时还进行了最佳波段选择，利用最小距离、最大似然和支持向量机3种方法进行分类提取小麦，研究了不同特征信息对小麦测量精度的影响。结果表明：该试验区内最佳波段5、4、3组合，纹理信息和植被指数信息的加入，对小麦面积测量精度的提高没有贡献；同一个特征信息组合对不同的分类器影响不同。在实际小麦面积测量的操作中，作业员不应该盲目的加入特征信息。选用何种信息不仅仅和研究区本身的性质有关，还和使用的分类器有关。     

基于ETM+数据的干旱区盐渍化土壤信息提取研究

准确而自动地提取盐渍化土壤信息对于土壤盐渍化监测和土壤盐渍化动态变化研究具有重要意义。选择新疆渭干河—库车河三角洲绿洲特有的干旱地区为研究区,在对研究区土壤特征实地调查和典型土壤遥感信息分析基础上,利用含有7个多光谱波段的2001年8月1日增强-加型专题绘图仪(ETM+)遥感图像提取了归一化植被指数(NDVI)、第三主成分(PC3),分别作为非盐渍化土壤和盐渍化土壤信息提取的主要特征变量,改进归一化差异水体指数(MNDWI)、TM1、TM7作为辅助特征变量。利用决策树分类方法建立信息提取模型,对研究区遥感图像进行了分类。研究结果证明,基于研究区遥感信息特征基础上的盐渍化土壤信息自动提取是可行并能达到较高信息识别精度的。     

基于Web数据的农业网络信息自动采集与分类系统

为了快速、高效地获取农业Web信息,解决信息孤岛和信息不对称的问题,重点研究了农业Web数据自动采集与抽取、基于SVM(support vector machine)的文本分类、物联网异构数据采集等技术,并采用统一建模语言(unified modeling language,UML)描述了农业网络信息自动采集与分类系统。该系统实现了农业网站、物联网数据的自动抓取和共享,为用户提供农业资讯、农产品市场行情、供求信息在线查询,环境数据实时监测和个性化信息服务等功能。应用结果表明,该系统对样本集网站的信息抓取准确率为98.2%,资讯分类准确率为92.5%,具有数据采集实时性强、用户参与度好、通用性高等特点,该系统为农业信息整合和服务提供参考。     

遥感技术在蒸发(散)量估算上的研究进展

蒸发(散)是热量平衡和水量平衡的一个重要分量,遥感为蒸发(散)的研究提供大范围的地表特征信息,为大尺度非均匀的蒸发(散)研究提供了新途径。从20世纪后期遥感开始应用在对于区域蒸发(散)量的监测,通过研究国内外有关应用遥感技术监测蒸发(散)的研究成果,了解国内外的研究进展,为今后进行的蒸发(散)研究提供技术途径。     

公众对食品安全风险预警信息的信任水平与影响因素研究

基于信任解释理论构建了公众对国家食品安全风险预警信息的信任解释模型,分析了影响公众信任水平的因素。模型假设个人社会经济地位(经济地位、政治地位和受教育水平)、地区变量、政治信任(政府工作评价)和社会关系网络影响公众对预警信息的信任水平。研究选取670个样本,利用Logistic回归方法,对模型进行检验,结果显示,3个因素(个人社会经济地位、政治信任和社会关系网络)对信息的信任水平存在显著正向影响,地区因素对信任水平影响不显著。基于上述结论,提出政府对于食品安全风险预警信息管理的建议。     

新疆干旱区土地盐渍化信息提取及实证分析

对提取干旱区盐渍化信息的若干方法进行了评述,并且选取位于干旱区地带的盐渍化典型区域——阿克苏地区的库车、新和、沙雅县以及和田地区的于田县作为研究区进行实证分析。并采用同一时相的ETM+数据,运用K-T变换、比值变换以及通过NDVI指数和分类来提取信息发现效果明显。通过实证分析发现:虽然研究区都地处塔里木盆地周边地区,一个是塔北绿洲,另一个是塔南绿洲。但由于水文(盐渍化形成的关键)、气候(形成盐渍化土壤的驱动力)、地形(盐渍化土壤分布及差异的主要因素)、人类活动(盐渍化土壤形成的重要因素)等因素差异的存在,导致了盐渍化情况的差异。     

基于两点机器学习方法的土壤有机质空间分布预测

准确预测土壤有机质(Soil Organic Matter,SOM)空间分布对精细农业、耕地质量建设、生态环境保护以及固碳减排等均具有重要的意义。该研究探讨了基于两点机器学习方法(Two-pointMachineLearning,TPML)提高SOM空间分布预测的可行性。以黑龙江省海伦市为研究区,以气候、地形地貌、社会经济和空间位置信息等因素作为辅助变量,充分利用空间位置信息和属性相似关系,有效处理SOM空间分布异质性及其与辅助变量间关系异质性,以提高TPML方法进行SOM空间分布预测的精度。采用随机森林、基于随机森林的回归克里格、反距离权重法和普通克里格(Ordinary Kriging,OK)方法作为对比,以平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)、均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)、预测值与真实值相关系数(r)和决定系数(R²)作为评价指标,进行不同样本量下的多组对比试验,评价不同方法的预测精度。结果表明：1)研究区SOM含量在1.775～7.188 g/kg之间,平均值为3.179 g/kg,空间分布...     

基于IRIV算法优选大豆叶片高光谱特征波长变量估测SPAD值

在植物叶绿素特征波长变量筛选过程中,与叶绿素关系较弱的波长变量极易被忽略,导致这些弱信息变量包含叶绿素的有效信息丢失,因此,确定叶片光谱中弱信息变量对揭示叶绿素高光谱响应规律具有重要意义。该研究以江汉平原大豆鼓粒期的叶片为研究对象,采集80组大豆叶片高光谱和SPAD(soil and plant analyzer development)值,分析SPAD值与大豆叶片反射率相关关系和光谱波长变量自相关关系,基于迭代和保留信息变量法(iteratively retains informative variables,IRIV)筛选大豆叶片的特征波长变量,建立偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和支持向量机(support vector machine,SVM)模型估测SPAD值。结果表明,大豆叶片SPAD值与光谱反射率在可见光波段具有极显著负相关,在近红外波段存在不显著的正相关性(P0.01);可见光、近红外2波段的波长变量之间相关性较弱,但2波段内变量之间的相关性较强;基于IRIV算法确定了大豆叶绿素的特征波长变量,利用特征波长变量建立的估测模型的估测能力高于仅利用强信息波长变量建立的估测模型,表明弱信息变量对估测叶片SPAD值具有重要意义;IRIV-SVM模型估测能力最优,验证集R2和相对分析误差(RPD)分别为0.73、1.82。该文尝试证明了光谱中弱信息变量的重要性,为揭示叶片高光谱响应机理提供了理论依据。     

湖南省土种资源数据库管理系统的建立——以紫色土为例

为了充分利用湖南省土壤资源信息,实现土壤资源信息共享,由《湖南土种志(上)》(紫色土部分)所提供的土种信息资料,以V isual Foxpro6.0为支持软件,在个人微机上建立了湖南省土种资源数据库管理系统(紫色土部分),该系统具有对《湖南土种志(上)》(紫色土部分)中各土种信息的显示、浏览、查询、修改和更新等功能,实现了对相对零散的《湖南土种志》(紫色土部分)土种资源的数字化,并对其进行系统管理。     

基于特征波段的SPOT-5卫星影像耕地信息自动提取的方法研究

首先分析了SPOT-5卫星影像中植被和其它主要背景地物的光谱特征，发现利用原有波段难以提取复杂的植被信息，同时植被信息中的耕地(水田和旱地)和园地在所有波段上都有重叠很难区分。因此考虑到植被信息的复杂性和波段信息的不足以及研究区内地势平坦，该文提出了利用植被特征波段：加和比值植被指数(PRVI)和归一化植被指数(NDVI)作为新的波段融入原始影像中，在增加有效信息量的同时运用简单决策树模型提取耕地信息，并参照最新的航测数据进行了精度评价。结果表明，该方法的总体提取效果较好，能够在快速、准确提取植被信息的基础上，进一步区分旱地和水田，并且去除容易混淆的园地。与常规的监督分类方法相比都有很大的提高，只是在耕地和园地交界处有误判现象。     

基于星载ICESat-2/ATLAS数据的森林地上生物量估测

为探讨星载激光雷达数据ICESat-2（Ice,Cloud,and land Elevation Satellite-2）在山地森林地上生物量（Aboveground Biomass,AGB）的估测可行性和方法。以ATLAS（Advanced Terrain Laser Altimeter System）光子点云数据为主要信息源,以滇西北典型山地香格里拉为研究区,结合地面54块实测生物量遥感样地,在前期进行点云数据去噪、分类预处理基础上,对研究区74 873个林地光斑进行冠层参数及地形因子的提取（共计53个变量）,采用非参数模型随机森林回归和超参数优化后的随机森林进行建模,以均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）、决定系数（R2）、总体估测精度（P1）作为模型的评价指标,建立研究区AGB模型。研究结果表明：1）分析以ICESat-2/ATLAS提取的冠层参数、地形因子与生物量的相关性可知,冠层光子总数与生物量具有极显著相关性（P<0.01）,基于陆地卫星的乔木冠层百分比、冠层光子比率、坡度、光子总数、表观反射率与生物量具有显著相关性（0.01相似文献   

采用SEPLS_ELM模型估算夏玉米地上部生物量和叶面积指数

利用高光谱数据进行作物生长状况监测具有无损和高效的特点,是现代精准农业发展的必要手段。该研究以连续3 a（2018-2020）不同水氮供应下夏玉米营养生长期采集的212份植物样品（地上部生物量和叶面积指数）和高光谱实测数据为数据源,分别采用偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression,PLS）、极限学习机（Extreme Learning Machine,ELM）、随机森林（Random Forest,RF）和基于PLS叠加策略的叠加极限学习机算法（Stacked Ensemble Extreme Learning Machine based on the PLS,SEPLS_ELM）构建了夏玉米营养生长期地上部生物量和叶面积指数估算模型。结果表明：基于PLS和ELM构建的夏玉米地上部生物量和叶面积指数估算模型的精度均较低,前者验证集R2低于0.85、均方根误差高于550 kg/hm2,后者R2低于0.90、均方根误差高于0.40 cm2/cm2。相比之下,基于RF和SEPLS_ELM构建的夏玉米营养生长期地上部生物量和叶面积指数估算模型均有着较高的估算精度,SEPLS_ELM模型表现尤为突出,其地上部生物量和叶面积指数估算模型验证集的R2分别为0.955和0.969,均方根误差分别为307.3 kg/hm2和0.24 cm2/cm2,表明叠加集成模型能够充分利用高光谱数据并提高作物地上部生物量和叶面积指数估算精度。     

水土保持林生长过程及碳密度的动态变化

刺槐是黄土高原主要的水土保持树种之一,对刺槐生长过程与碳密度动态变化的研究,是正确评价黄土高原水土保持林生态服务功能中亟待解决的关键问题.以山西吉县红旗林场马莲滩刺槐水土保持林为研究对象,采用样方(面积400 m2)调查和树干解析法,研究刺槐的生长过程,提出刺槐的树高生长模型、胸径生长模型、生物量与胸径的关系,并在此基础上模拟计算刺槐水土保持林生物量及碳密度的动态变化.结果表明:1)树龄12 a以前为刺槐树高和胸径的快速生长期,树高的平均生长速率可达0.63 m/a,胸径平均生长率为0.53 cm/a,树龄12a时树高可达6.9m、胸径5.19 cm、生物量10.18 t/hm2;2)利用建立的生物量预测模型得出,当树龄达到20 a时,刺槐水土保持林生物量的连年生长量最大,达2.99 t/hm2,树龄35 a时生物量的连年生长量曲线与平均生长量曲线相交,成为成熟林,总生物量达72.79 t/hm2,碳密度为35.52 t/hm2,对树龄35 a以上的刺槐水土保持林应该及时更新与改造.     

岷江上游主要森林群落枯落物量及其持水特性

在四川卧龙森林生态定位研究站,通过野外收集与室内浸泡法,研究岷江冷杉林、川滇高山栎林及灌竹林3种典型亚高山森林群落类型的枯落物量及其持水特性的动态变化,目的在于为岷江地区天然林保护与林分经营管理提供理论依据。结果表明：1）一年中,3种森林群落类型枯落物蓄积量在不同生长时期差异明显,变化范围为10.00-25.20t／hm^2,在生长初期（5月份）和生长盛期（7月份）,其顺序为岷江冷杉林〉川滇高山栎林〉灌竹林,在生长末期（9月份）,其顺序为川滇高山栎林〉岷江冷杉林〉灌竹林。2）3种森林群落类型不同时期枯落物最大持水量均表现出分解层〉半分解层〉未分解层;3种森林群落类型枯落物最大饱和持水能力均较强,表现为岷江冷杉林〉川滇高山栎林〉灌竹林。3）3种森林群落类型枯落物持水量、吸水速率与浸水时间之间分别呈对数和幂函数关系,浸水前期的枯落物吸水速度变化最快,在0-5min达最大值,随时间推移逐渐降低,24h后吸水基本停止。     

西南地区亚高山典型林区土壤碳排放及影响因子

为进一步厘定西南地区亚高山典型林区土壤碳(carbon,C)排放的主控因素,更精确估算土壤C排放,该文以贡嘎山峨眉冷杉林为研究对象,利用Li-6400-09土壤呼吸室,采集了2008—2009年土壤CO2排放速率及相应环境要素数据。结果表明,成熟林与中龄林区土壤储量分别为291.0、63.8 t C/hm2。成熟林与中龄林全年土壤C排放速率整体变化态势基本一致。其中中龄林土壤C排放速率日均最大值、最小值与平均值分别为34.53、6.96、16.26 kg C/(hm2·d)。成熟林土壤C排放速率日均值的最大值、最小值与平均值分别为55.34、9.50、24.57 kg C/(hm2·d)。土壤C排放速率日均值与5 cm土壤温度表现的相关性最高(r成熟=r中龄=0.73,P0.05)且二者存在指数关系(R2成熟=0.60,R2中龄=0.56)。土壤温度是影响该区域土壤C排放变化的主要环境驱动因子。在IPCC不同气候情景下(B1,A1B和A2),成熟林土壤C排放量将比基准情景分别高出15%、25%和31%;中龄林土壤C排放量将比基准情景高13%、21%和27%。该研究可为变化环境下中国西南山区碳平衡估算提供数据基础和参考依据。     

冀北山地天然次生林与人工林地上植被层的水文调控功能

[目的]比较冀北山地天然次生杨桦林(13,18和28a)和人工落叶松林(9,13,15和30a)地上植被层(林冠层、凋落物)的水文调控功能,为评估两种森林类型的转化对该地区水文过程的影响提供科学依据。[方法]采用标准样地和测定分析法对林分的生物量、凋落物及其持水量的进行测算。[结果](1)不同林龄的人工落叶松林地上植被层的降水截留量均大于天然次生杨桦林,且差异显著。(2)两种林分类型不同地上植被层的截留量均表现为:凋落物林冠层灌木层。(3)幼、中龄人工落叶松林的林冠截流量明显大于同龄的天然次生杨桦林,而近熟林,由抚育间伐导致的林分密度下降使得人工落叶松林低于天然次生杨桦林。(4)在各个林龄上,人工落叶松林的凋落物持水量均显著大于天然次生杨桦林,其中13a落叶松为35.36±6.50t/hm2,13a杨桦林为15.79±4.85t/hm2。[结论]冀北山地大面积的人工落叶松林地上植被层具有良好的水文调控功能,其水文调控功能不低于甚至高于当地的天然次生杨桦林,对人工林的抚育间伐在一定程度上会使地上植被层的水文调控功能出现一定程度的下降。     

辽西低山丘陵区针叶林与阔叶林枯落物持水性对比

为对比分析辽西低山丘陵区针叶林与阔叶林枯落物的持水性差异,为辽西森林植被恢复提供科学依据和技术支撑,选取3个针叶林(红松林、油松林、兴安落叶松林)和3个阔叶林(榆树林、山杨林、紫椴林)下的枯落物作为研究对象,采用野外现场采样与室内浸水相结合的方法对枯落物的持水特性进行测定.结果表明:针叶林平均蓄积量大于阔叶林,其中针叶林蓄积量在14.65 ～ 17.75 t/hm2,阔叶林在8.44 ～ 16.92 t/hm2;针叶林枯落物平均厚度(2.79 cm)大于阔叶林(2.44 cm);针叶林最大持水率在148.88％ ～ 173.19％,阔叶林在145.42％ ～156.91％;针叶林有效拦蓄水量为19.47～25.59 t/hm2,阔叶林有效拦蓄水量为10.56～ 22.04 t/hm2,表现为针叶林下枯落物的拦蓄能力更强;针叶林半分解层拦蓄水量显著大于未分解层,阔叶林未分解层拦蓄水量大于半分解层;阔叶林未分解层吸水速率大于针叶林.     

修河上游流域4种森林类型的水源涵养功能评价

为定量评价修河上游流域森林生态系统的水源涵养功能,对流域内4种主要森林类型（杉木林、马尾松林、阔叶林、毛竹林）枯落物层和土壤层的结构、持水性能进行了研究。结果表明:（1）4种森林类型枯落物现存量的变化范围为3.50～5.99 t/hm²,其中杉木林枯落物的现存量最大,毛竹林最小;枯落物最大持水量表现为阔叶林 > 马尾松林 > 杉木林 > 毛竹林,说明阔叶林的枯落物层比针叶林和毛竹林有更大的水源涵养能力;（2）4种森林类型的土壤容重表现为马尾松林 > 杉木林 > 毛竹林 > 阔叶林,表明4种森林类型中,阔叶林更有利于改善土壤结构;土壤水源涵养能力表现为毛竹林（376.50 t/hm²） > 阔叶林（373.17 t/hm²） > 马尾松林（213.50 t/hm²） > 杉木林（186.42 t/hm²）;（3）林分枯落物层和土壤层的综合水源涵养能力表现为毛竹林 > 阔叶林 > 马尾松林 > 杉木林。结果说明修河上游流域阔叶林、毛竹林的水源涵养功能优于针叶林,建议加强保护阔叶林和毛竹林,适当改造针叶林,以提高当地森林生态系统的整体水源涵养能力。     

Magnitude of Species Diversity Effect on Aboveground Plant Biomass Increases Through Successional Time of Abandoned Farmlands on the Eastern Tibetan Plateau of China

Recent empirical and theoretical studies have shown that magnitude and direction of biodiversity effects on ecosystem functioning can shifts over time. Here, we used species richness and plant abundance (total individual plant stem density) as proxies for species diversity and aboveground biomass for productivity. We used an analytical approach combining both chronosequence and 6 year of vegetation monitoring in a subalpine ecosystem as a model system to assess temporal species richness–abundance–aboveground biomass relationships at different successional stages and spatial scales. We observed that both species richness and plant aboveground biomass increased rapidly early in succession after land abandonment, then after 10 years of abandonment reached a steady state. We found that the relationship between species richness and plant abundance with aboveground biomass was strengthening over successional time. In all successional stages, species richness had stronger positive effects as compared with plant abundance on plant aboveground biomass. Species richness was linearly correlated with aboveground biomass, whereas plant abundance showed a humped‐back relationship with aboveground biomass across all successional stages. Our results showed an increase in the effect of plant diversity over time, and a combination of both plant species richness and abundance is correlated with plant productivity throughout successional time, knowledge that maybe important to managing ecological restoration and conservation. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

塔河流域天然胡杨林不同林龄地上生物量及碳储量

[目的]探讨不同林龄单株胡杨地上部分生物量、林分的生物量及碳储量的分布特征,为进一步开展胡杨天然林生态系统碳循环、碳储量、固碳速率和潜力研究提供基础。[方法]以新疆维吾尔自治区轮台县天然胡杨林为研究对象,利用不同林龄下不同径阶的标准解析木样本数据,构建胡杨地上部分各器官的生物量回归模型,探讨不同林龄胡杨地上部分的生物量组成、分配以及各器官生物量随年龄的变化规律。[结果]随着林龄的增加,单株胡杨地上部分各器官生物量呈上升趋势,其中树干占主导地位。幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林的林分地上生物量分别为:4.91,7.95,19.47,61.95,47.64t/hm2,且随林龄的增加胡杨林地上部分生物量先增加后稍有降低;胡杨林地上部分不同器官平均含碳率从大到小依次为:树干(48.17%)树枝(47.75%)树皮(46.13%)树叶(44.90%),且随林龄的增加不同器官含碳率先增加后降低,但各器官之间含碳率差异不显著;塔河流域胡杨林碳储量随林龄先增加后降低,大小顺序为成熟林(30.38t/hm2)过熟林(23.26t/hm2)近熟林(9.30t/hm2)中龄林(3.69t/hm2)幼龄林(2.20t/hm2)。[结论]地上部分各器官碳储量按依次排列为:树干树枝树皮树叶,树干是胡杨林地上部分碳储量的主要器官。