基于CLUE-S模型的吴忠市土地利用时空演变及多情景模拟预测

【目的】研究不同情景下的未来土地利用时空演变格局,为合理利用土地资源、科学规划国土空间开发格局和区域高质量发展提供助力。【方法】研究团队以宁夏回族自治区吴忠市为研究对象,选取2000年、2010年和2020年3期土地利用数据,运用土地利用转移矩阵、CLUE-S模型,分析研究区2000—2020年土地利用变化特征,模拟自然增长情景、生态保护情景和经济增长情景下2030年吴忠市土地利用演变特征。【结果】1)2000—2020年吴忠市草地面积占比最大,其次是耕地和未利用地,建设用地面积不断增长;建设用地面积变化最快,并以耕地转化为建设用地为主。2)2030年建设用地面积在自然增长情景下将会减少,生态保护情景下林地面积增幅较大,经济增长情景下各土地利用类型变化较小。3）在3种情景下,吴忠市2030年土地利用结构仍然以耕地、林地、草地为主,建设用地面积在生态保护情景和经济增长情景下将呈增长的趋势,在自然增长情景下将呈减少趋势。【结论】生态保护情景下的预测结果更符合国土空间规划要求和经济社会发展的需求。该研究成果对推动吴忠市未来土地利用格局规划具有重要意义。     

生态价值视角下水土资源保护评价——以长河流域为例

泽州县长河流域压煤面积大,水资源浪费严重、土地损毁现象普遍。【目的】改善研究区生态环境质量。【方法】通过提取坡度、归一化植被指数(NDVI)、土地利用类型和土地损毁数据,采用最小累积阻力模型,建立了水源涵养、土壤形成与营养循环以及水土资源综合保护最小累积阻力面,通过对阻力面的分析,研究严重损毁下矿区水土资源保护问题。【结果】在水源涵养最小累积阻力面中,低、中、高阻力区面积分别占总面积的54.5%、35.8%、9.7%;阻力值以源地(水域)为中心,向外扩散增大。在土壤形成与营养循环最小累积阻力面中,低、中、高阻力区面积分别占总面积的23.4%、35.2%、41.4%;阻力呈现出以土地损毁最严重的区域为中心,向外扩散减小的形状。在水土资源综合累积阻力面中,低、中、高阻力区分别占总面积的8.8%、80.9%、10.3%;高阻力主要分布在西北部,低阻力主要分布沿河流,南部阻力最低。【结论】高阻力区保护工作难度最大,在保护工作中,重点在于改善土地损毁状况。中等阻力区保护工作难度适中,应该针对性地调整沿水域分布的采矿区。低阻力区保护工作难度最低,说明该区域的生态环境质量高,但更应该采取相应措施维持甚至进一步提高生态环境质量水平。     

生态价值视角下水土资源保护评价——以长河流域为例北大核心CSCD

泽州县长河流域压煤面积大,水资源浪费严重、土地损毁现象普遍。【目的】改善研究区生态环境质量。【方法】通过提取坡度、归一化植被指数(NDVI)、土地利用类型和土地损毁数据,采用最小累积阻力模型,建立了水源涵养、土壤形成与营养循环以及水土资源综合保护最小累积阻力面,通过对阻力面的分析,研究严重损毁下矿区水土资源保护问题。【结果】在水源涵养最小累积阻力面中,低、中、高阻力区面积分别占总面积的54.5%、35.8%、9.7%;阻力值以源地(水域)为中心,向外扩散增大。在土壤形成与营养循环最小累积阻力面中,低、中、高阻力区面积分别占总面积的23.4%、35.2%、41.4%;阻力呈现出以土地损毁最严重的区域为中心,向外扩散减小的形状。在水土资源综合累积阻力面中,低、中、高阻力区分别占总面积的8.8%、80.9%、10.3%;高阻力主要分布在西北部,低阻力主要分布沿河流,南部阻力最低。【结论】高阻力区保护工作难度最大,在保护工作中,重点在于改善土地损毁状况。中等阻力区保护工作难度适中,应该针对性地调整沿水域分布的采矿区。低阻力区保护工作难度最低,说明该区域的生态环境质量高,但更应该采取相应措施维持甚至进一步提高生态环境质量水平。     

高标准农田建设中耕地空间稳定性评价研究

以河南省新郑市为研究区域,从耕地区位条件、耕作便利程度、规划约束和生态控制4个方面构建了高标准农田建设空间稳定性评价指标体系,采用生态位适宜度模型,对新郑市高标准农田空间稳定性进行分级,遴选出空间稳定性高的区域。研究结果表明:新郑市高标准农田建设高度稳定地块面积28 989.64 hm2,占耕地总面积的53.52%;较稳定地块面积9 075.89 hm2,占耕地总面积的16.76%;较不稳定和不稳定地块面积16 102.4 hm2,占耕地总面积的29.72%。从空间分布来看,西部和南部耕地稳定性明显高于北部和东部区域,空间稳定性差的区域主要为市区、乡镇、产业集聚区周边和道路两侧区域,且随着港区的不断发展,东部区域空间稳定性将逐渐减弱。该研究结果客观反映了新郑市各区域农田的空间稳定性状态,符合当地实际,可为高标准农田建设规划和新一轮土地整治规划编制提供科学支撑。     

国土空间规划中农业生产适宜性评价

国土空间规划体系的全面改革转型对规划编制工作提出了新要求，国土空间开发适宜性评价成为国土空间规划编制的重要基础。在快速城镇化的形势下，农业空间的保护与优化需求更加迫在眉睫。系统梳理了相关理论基础和技术规程，基于陕西省武功县政府数据，评价分析了该地区农业生产适宜性等级分布情况，总结了评价过程中的实践经验，为我国正在开展的国土空间规划提供了实践支撑。      

基于遥感和GIS技术的耕地后备资源调查研究

【目的】现有耕地后备资源调查方法在实际应用中存在调查结果完整度低、资源信息利用率低、资源无法得到有效利用等问题。【方法】本研究引入遥感和GIS技术,开展对某地区耕地后备资源的调查研究。在充分明确遥感技术和GIS技术基本应用思路和优势的基础上,结合土地利用现状图进行对比分析,将区域范围内所有坡度角在25°以下的非耕地图斑去除,同时去除的图像还包括自然坡度角为5级的区域图像、复垦后备资源当中面积未超过300 m2的独立图斑、林业部门规划的生态公益林区域图像等,精准选择数据源;在完成数据源的选择后,对各类耕地后备资源类型进行划分,首先针对滩涂区域的耕地后备资源进行划分,随后依次依据不同地类特征对其他各类耕地后备资源类型进行划分;在完成对耕地后备资源的类型划分后,引入遥感和GIS技术,对获取到的遥感图像进行全面解释,对遥感卫星图像与地形图进行配准,针对已经完成校正的栅格地形图,将其作为参考文件,将完成校正后的遥感卫星图像作为校正文件,在保持控制点数量不变的条件下,执行配准操作;结合实地踏勘得到的调查结果,分析该区域当前开发和利用的耕地资源以及后续可以开发利用的资源,最终确定各类别下资源的面积,...     

基于模糊综合评价的四川省水土资源承载力时空演变分析

【目的】正确认识和评价水土资源承载力,为四川省水土资源高效利用、生态文明建设提供科学依据。【方法】基于四川省经济社会、资源环境等相关数据,构建模糊综合评价模型,分析了四川省水土资源承载力的动态变化及区域差异。【结果】2005—2014年,四川省水土资源承载力整体呈波动缓慢上升趋势,其中压力子系统与响应子系统均缓慢上升,与水土资源承载力变化趋势基本一致;状态子系统评价指数呈明显波动上升趋势。从空间分布特征看,高等承载力区主要集中在东、中部地区,呈现出东高西低的特点。相对而言,2005—2014年四川省各市州水土资源承载力呈不同程度的波动变化。川中平原区、川东北丘区的大部分市州水土资源承载力有减小趋势,而川南丘区、川西高原区和攀西山地区整体呈上升态势。【结论】2005年以来,四川省的水土资源承载力小幅提升,但仍有较大的改善需求和空间。为全面提升水土资源承载力,提出了通过供给侧改革转变经济发展方式、严格控制用水定额和执行土地使用管制制度、重视水土资源的生态环境功能等对策。     

鲁北平原（黄河以北）土壤盐渍化环境质量及防治分区研究

【目的】研究鲁北平原(黄河以北)土壤盐渍化现状。【方法】采用二级模糊综合评判法,构造了隶属土壤环境条件、地下水环境条件和自然地理条件3个层面,盐渍土面积占比、土壤盐渍程度、土壤含盐量、包气带岩性、地下水埋深、地下水矿化度、地形地貌与蒸降比8个指标的综合评价指标体系,对鲁北平原(黄河以北)区域进行了土壤盐渍化环境质量评价研究。【结果】(1)将鲁北平原(黄河以北)盐渍化土壤环境质量划分为优等、良好、中等、较差和差5个等级。(2)其中,盐渍化土壤环境质量差区面积5 277.49 km²,盐渍化土壤环境质量较差区面积6 564.76 km²,盐渍化土壤环境质量中等区面积4 383.79 km²,良好区面积5 995.52 km²,盐渍化土壤环境质量优等区面积4 919.29 km²。针对不同的盐渍化环境质量条件。将土壤盐渍化的防治分区划分为3个防治区8个亚区。【结论】鲁北平原(黄河以北)地区土壤盐渍化程度和空间差异较大。本研究可为改善该地区土壤管理措施提供技术支持,促进该地区农业和农村...     

国土空间规划中农业生产适宜性评价研究——以武功县为例

国土空间规划体系的全面改革转型对规划编制工作提出了新要求。国土空间开发适宜性评价成为国土空间规划编制的重要基础。在快速城镇化的形势下，农业空间的保护与优化需求更加迫在眉睫。通过系统梳理相关理论基础和技术规程，基于陕西省武功县政府数据，评价分析了该地区农业生产适宜性等级分布情况，总结了评价过程中的实践经验，为我国正在开展的国土空间规划提供了实践支撑。     

基于MapGIS的河南省浅层地下水功能评价与区划

针对河南省水资源供需矛盾,对全省山前岗地与平原区浅层地下水功能进行评价。主要考虑地下水的资源功能、生态功能、地质环境功能,并分别建立属性指标数据层。运用层次分析法评价软件GFS以及MapGIS的空间叠加能,对各属性指标进行加权计算和空间数据的叠加计算,综合评价得出河南省浅层地下水开发利用的可持续性等级与区域分布。共分为5个区域等级,即可持续性强区、可持续性较强区、可持续性一般区、可持续性较弱区和可持续性弱区。可为河南省国土规划、地下水资源合理开发利用和环境保护提供科学依据。     

三江平原建三江地下水动态变化特征

【目的】探明建三江分局地下水动态变化规律,为水资源开发利用及科学管理提供理论支撑。【方法】在综合分析建三江分局1997—2017年15个农场监测井地下水位标高、农业种植结构、土地利用类型等统计资料的基础上,应用衬度系数方差分析、Arcgis空间插值分析、OriginPro趋势分析等方法,分析了地下水动态变化规律及地下水流场空间变异特征。【结果】由于地下水的过量开采,地下水位呈持续下降趋势,下降幅度为1.60～9.29 m,中东部、中西部下降幅度表现为最大;地下水位衬度系数方差与地下水位下降幅度空间异变特征一致,中西部、中东部地下水动态受人类开采作用影响最为强烈;地下水流场空间异变特征明显,北西、南东、南部地下水水力梯度明显增大,局部地区地下水接受河水入渗补给,中部低平原区为地下水集中汇流区。【结论】地下水过量开采引起的地下水流场变化,激发了河水入渗补给地下水能力,增加了地下水侧向径流补给量,改善了地下水径流条件;为合理开发利用地下水,优化地下水资源管理提供了水文地质依据。     

基于Deeplabv3+的猕猴桃特征提取和自动分级研究

【目的】当前猕猴桃的缺陷识别与分级大多基于传统图像处理技术,无法完全脱离人工操作,且对图像的质量要求高、可靠性差,无法满足猕猴桃现有的分级需求。【方法】课题组提出了一种基于Deeplabv3+网络模型的猕猴桃特征提取和自动分级方案,采用轻量级卷积神经网络MobileNetV2作为图片特征提取工具,将采集的466张猕猴桃图片进行滤波处理、数据增强等步骤后获得2 796张图片,按8∶2的比例分为训练集和预测集进行网络模型训练,并与传统模型识别率进行了对比。【结果】基于Deeplabv3+网络模型的猕猴桃四个等级的识别率分别为100%、96.15%、95.83%和97.05%,高于传统计算机视觉方法的识别率,验证了该方法在猕猴桃分级上的可行性。【结论】该模型有效地降低了系统的参数和计算量,具有训练时间短、空间复杂度低等优点,在猕猴桃图像的特征抽取和分级任务上具有较好的表现。     

玛纳斯河流域植被净初级生产力时空变化及驱动因素分析

【目的】探明新疆玛纳斯河流域植被净初级生产力(NPP)的时空变化规律及其影响因素。【方法】基于MODIS遥感数据以及地形、气象因子和人类活动数据,运用Slope趋势分析、相关分析和地理探测器,分析玛纳斯河流域2001—2021年NPP的时空变化特征及其驱动因素。【结果】2001—2021年,玛纳斯河流域年平均NPP为125.63 g C/(m²·a),2008年最低,为98.80 g C/(m²·a),2016年最高,为163.98 g C/(m²·a),NPP呈年际上升趋势。玛纳斯河流域NPP的空间分布格局呈北部和南部区域低而中部区域高的特征,近63.84%的区域NPP呈增加趋势,其中26.98%的区域NPP显著增加(P<0.05);19.31%的区域NPP显著下降(P<0.05)。NPP随着高程和坡度的增加呈上升趋势,最高值出现在玛纳斯河流域的低山林草区;NPP与气温和降水呈正相关。各因子对NPP的影响程度由高到低依次为高程>土地利用>降水>坡度>GDP>气温>人口密度...     

泸州市区域都市现代农业发展水平评价

【目的】完成打造都市农业示范区、推动四川从农业大省向农业强省跨越的目标任务,将都市现代农业发展纳入城市产业发展规划体系。【方法】以2016—2021年泸州市的基础统计数据为基础,从农业生产、经济发展和可持续发展三个层面建立评价指标体系,运用熵值法对泸州市都市现代农业的发展进行综合评估。【结果】1)2021年泸州市都市现代农业综合水平为0.804 5,说明泸州市都市现代农业处于发展成熟阶段;2）泸州市都市现代农业生产发展水平由2016年的0.029 1上涨到2021年的0.438 0,增长态势明显;3）泸州市农业可持续发展水平在2016年至2021年间整体存在波动,可能与2019年第三次全国国土调查认定标准的变化有关。【结论】尽管泸州市都市现代农业在多年的实践中已经取得了良好的发展成果,但是与国际先进和国内领先城市相比,仍然存在如下困难和问题：1）对标高质量服务中心城市的消费需求,全产业链融合水平不高,特别是加工、冷链物流业发展短板仍然明显,休闲农业新业态培育挖掘不足;2）农业科技支撑作用还不强,农业类院地合作平台项目由于对土地资源等需求较大,推进进程较为缓慢,也面临院方经费投入过低、需...     

山西省农业干旱时空变化特征

【目的】通过遥感快速准确地获取土壤湿度数据,为农业旱情的监测提供科学依据。【方法】选择山西省为研究区,以2009-2018年夏季的MODIS地表温度和植被指数数据为基础,通过TVDI模型获取农业旱情状况,并通过趋势分析、稳定性分析、H指数等方法研究山西省农业干旱时空变化特征。【结果】2009-2018年山西省夏季农业旱情总体呈现出正常偏干旱分布,且干旱主要集中在晋南地区。趋势变化表明,山西中部部分地区湿润程度逐步提高,而晋南地区湿润程度则逐步降低,此外TVDI值与高程和坡度负相关,高程越低,坡度越小的地区越干旱。研究区2009-2018年夏季时节的TVDI值变化趋于中度稳定。H指数表明,山西省晋中部分地区将继续显著湿润,而晋南地区继续轻微干旱。【结论】未来山西省夏季农业旱情除晋南会呈现出一种稳定持续轻微干旱外,大部分地区仍然处于一种稳定持续湿润的状态。     

孝义市农作物秸秆资源的调查与评价

将孝义市作为典型代表区域,依据农业行业的标准《农作物秸秆资源调查与评价技术规范》进行深入系统地调查与评价,获得市农作物秸秆资源总量、分布、利用途径等情况,对孝义市农作物秸秆资源进行全面、科学的评价,以指导农作物秸秆的开发利用工作,为开展秸秆资源综合利用提供基础信息,同时为制定秸秆综合利用规划提供可靠依据。     

基于高分卫星的冬小麦长势监测及驱动因素分析

【目的】冬小麦作为我国第二大粮食作物,掌握其长势情况对于保障我国粮食安全具有积极意义。【方法】首先基于Sentinel-2影像,利用随机森林的方法提取研究区2018—2020年冬小麦种植的空间分布,并利用高分影像提取分析了冬小麦种植区域内2018—2020年在返青期、起身拔节期、孕穗抽穗期、开花期的长势变化情况,之后将冬小麦长势变化分为长势较好、长势持平、长势较差3个等级进行对比分析;其次利用地理探测器对典型年份（2018年）的冬小麦长势监测结果与气温、降水量、坡度、坡向、高程、土壤类型、土壤湿度、日照时间、人口密度、乡村劳动力资源、GDP这11种驱动因子进行因子探测和交互探测,定量解释了影响冬小麦长势差异的原因。【结果】对比3 a冬小麦长势情况,2020年冬小麦在返青期与起身拔节期长势较好,面积占比为90%以上,而在孕穗抽穗期长势较差,面积占比为20%以上,在开花期长势持平,面积占比约80%。对冬小麦长势解释力较高的驱动因子的排列顺序为：乡村劳动力资源数>土壤湿度>降水量>气温>日照时间,各驱动因子之间的交互作用表现为双因子增强或非线性增强。【结论】冬小麦的长...     

基于MODIS-EVI的内蒙古沿黄平原区作物种植结构分析

【目的】获取内蒙古沿黄平原区农业资源信息,提高大区域中低分辨率遥感影像上作物种植结构分类的效率和精度。【方法】利用多时相作物分类方法在内蒙古沿黄平原区构建增强型植被指数(EVI)时间序列曲线,依据不同农作物EVI时间序列曲线的差异对6种主要农作物小麦、玉米、葵花、西葫芦、番茄和苜蓿的种植结构进行了分析。【结果】小麦、玉米、葵花、西葫芦、番茄、苜蓿和其他作物的用户精度分别为:79.59%、80%、83.67%、78.18%、75.93%、82.22%、68.75%,制图精度分别为78%、80%、82%、86%、82%、74%、66%,农作物总体分类精度达到78.29%,Kappa系数为0.747。经统计沿黄灌区种植的玉米实地统计面积合计为7912.17 km²,文中提取出的面积为7412.75 km²,相对误差为6.31%。【结论】通过对MODIS-EVI时间序列的分析可以较为准确地识别大尺度测区内的主要作物,该方法能够在大区域中低分辨率影像上实现较好的分类结果。     

黑土区坡耕地几种耕作措施水土保持效益研究

我国东北黑土区作为全国水土流失重点区域,其坡耕地的水土流失问题早已备受关注。【目的】采取保护性耕作措施可以大大降低坡耕地的水土流失强度,起到保水保肥的作用。【方法】在10°坡径流小区上,对比分析了黑土区不同耕作措施对坡耕地坡面产流、土壤侵蚀以及土壤养分的影响。【结果】竹节垄Ⅱ与横坡耕作相比,产流起始时间延长38 min,单次降雨径流量减少57.1%,产沙量减少51.9%;0～20 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾平均质量分数分别提高5.89%、11.48%、16.54%、21.75%。【结论】在相同降雨条件下,横坡耕作、竹节垄Ⅰ、竹节垄Ⅱ较顺坡耕作均有不同程度的减流减沙作用,竹节垄Ⅱ效果最为明显。     

遥感技术在村域尺度耕地种植动态监测中的应用

【目的】精确获取村域尺度耕地种植动态变化信息。【方法】笔者以福建省南平市万安乡连墩村为例,以国土“三调”耕地数据为基础,采用Landsat、SAR、无人机航飞影像等多源数据组合,结合人工智能的方法进行研究分析。【结果】研究结果显示,6—12月期间水稻、玉米、地瓜等粮食作物种植以及蔬菜等非粮食作物种植存在动态增减变化。【结论】耕地轮作休耕制度得到了有效推行,设施农用地与交通运输用地在持续增加,区域的发展活力和可持续性在不断增强。