北京山区耕地质量变化及未来趋势模拟

准确把握区域耕地质量现状、空间分布以及未来变化,对实现耕地保护由数量平衡与管理向数量-质量综合平衡与管理具有重要意义。应用GIS空间分析与模拟技术,在对北京山区耕地质量进行定量评价的基础上,对山区不同地域层次上的耕地质量变化及未来趋势进行了分析。研究结果发现,1993－2004年北京山区以及各地貌类型区域耕地质量处于总体提高态势,耕地质量的提高主要是耕地布局优化的结果。2004－2015年,北京山区耕地总体质量将继续提高,但总体幅度有所减小;同时,不同区域耕地质量变化出现分异,山区和半山区耕地质量仍然不断     

基于GIS技术的县域耕地地力评价——以辽宁省铁岭县为例

为摸清铁岭县的耕地资源现状,结合传统耕地地力评价法,提出基于GIS技术的县域耕地地力评价方法。在建立耕地资源基础信息库的基础上,用层次分析法建立耕地地力评价体系及其模型,并按照统一标准对全县耕地进行综合评价和分级,以期为合理利用耕地资源提供参考。     

遥感技术获取耕地质量评价指标的研究进展分析

耕地质量指标数据获取是耕地质量评价的基础,遥感为相关数据的快速、大面积获取提供了一种新的手段与方法.本文首先分析了耕地质量内涵和功能,在此基础上利用文献计量法对我国近5年耕地质量评价指标研究进行归纳,结合国外土壤质量的研究现状,提出了基于遥感技术的耕地质量评价指标体系,包括地形条件、土壤属性和田间利用状况3个维度.然后...     

基于综合质量空间自相关性分析的耕地保护分区方法

从耕地的自然条件、利用情况和经济水平出发,结合耕地的空间属性,借助空间自相关性分析方法,提出了科学、合理的耕地保护分区方法。首先运用全局空间自相关的方法,探究高平市耕地质量在空间上整体的分布情况,以便进行下一步更细致的分析;再运用局部空间自相关的方法,以耕地质量指数为变量,探究高平市耕地质量的空间分布规律,最终基于综合质量的分析结果提出耕地保护分区方案。研究结果表明:整体分析显示,高平市耕地的自然条件、利用情况和经济水平皆表现出显著聚集性;局部分析得出,高平市耕地从自然条件、利用情况和经济水平3方面呈现出一定的规律性,HH(高-高)型和LL(低-低)型耕地表现为聚集分布;HL(高-低)型和LH(低-高)型耕地呈零星分布。最终从耕地的3方面分别进行局部分析,并依据3个局部分析结果组合,结合实际,提出耕地保护分区的方法及思路。     

基于GIS的黄土丘陵沟壑区耕地地力评价研究

以地处黄土丘陵沟壑区的陕西省安塞县为例,在耕地地力调查和相关资料收集与整理的基础上,应用GIS技术,利用土壤图、土地利用现状图和行政区划图叠置划分法确定评价单元,选取立地条件、土壤性质、土壤肥力和土壤管理等4个方面14个影响因子,结合层次分析法和模糊数学综合评价方法等现代统计分析技术,建立耕地地力评价体系及其模型,对研究区的耕地地力进行综合评价。结果表明,在该县65 559.26 hm2耕地中,1～6级地分别占耕地的10.51%,17.15%,20.38%,16.90%,13.28%,21.79%,对应于国家6～10等地;明确了各级耕地的空间分布特征。评价结果较准确地反映了研究区域的耕地地力状况,基本符合当地的客观实际,对耕地资源的科学管理和可持续利用具有积极意义。     

遥感和GIS技术在耕地质量调查中的应用

耕地是人类赖以生存的重要资源,对耕地质量进行调查是科学利用开发耕地的必然需求。分别从国内遥感数据、国外遥感数据和高光谱遥感数据在耕地质量调查中的应用进行了总结,在此基础上,分析了遥感和GIS相结合的方法在耕地质量调查中的应用。结果表明,遥感和GIS技术在耕地质量调查中应用非常广泛,但是国产卫星数据应用还较少,未来有较大的发展空间。      

低山丘陵区耕地空间结构适宜度评价及优化配置研究—以平阴县为例

山地丘陵类地区耕地的优化研究,对农业发展的基础作用具有重要意义.为此,提出了耕地"空间结构适宜度"定量评价模型,在适宜性评价成果及土地利用现状数据库的基础上,根据生产能力差异,利用层次分析法构建不同耕地类型在不同适宜级别的均衡因子矩阵,从而建立了空间结构适宜度模型.选取具有典型低山丘陵特征的平阴县为研究区进行实证研究,结果表明,该模型能够较好地评价当前耕地空间结构的合理性.在此基础上,进行耕地的空间优化配置研究,以期实现生态效益和经济效益的最大化.     

中国耕地资源危机及其战略对策

中国耕地问题历来是人们关注的热点议题,目前对该问题的研究已被提高到一个新的高度.为此,针对我国现阶段耕地资源发展变化态势进行了成因分析与总结;并对耕地流失问题中的重要影响因素-耕地非农化利用进行了主体行为博弈分析;在此基础上提出了相应的对策.     

钱塘江流域耕地变化的时空格局及其驱动因子的通径分析

以钱塘江流域为例,利用1999-2009年间的浙江省统计年鉴数据,借助空间分析、多元统计以及结构方程模型等手段,构建耕地变化驱动因子作用机制的通径模型,分析了钱塘江流域耕地变化的时空格局,揭示了耕地变化驱动因素之间的耦合关系.结果表明:耕地变化的各驱动因子之间存在着复杂的耦合关系.教育投入、渔业总产值、林业总产值、固定资产总投资以及水果总产量对耕地变化的直接驱动作用较为显著;而城市化率和GDP则对耕地变化产生直接和间接的双重影响.     

基于耕地质量评价与空间集聚特征的基本农田划定研究

综合考虑耕地的自然质量、耕作条件、形态、空间分布等,以济南市为研究区,从自然禀赋、区位条件和稳定性3个方面选取11个指标,构建耕地质量综合评价指标体系,在耕地质量综合评价的基础上,采用局部空间自相关法定量刻画耕地质量的空间集聚格局特征,采用矩阵组合法进一步将耕地质量等级和空间集聚格局类型两两组合,综合确定基本农田划定类型。研究表明,济南市耕地区位条件较好,且区域差异最小,耕地稳定性和自然禀赋相对较差。济南市耕地质量以高和较高为主,二者分别占济南市耕地总面积的35. 12%和22. 67%,主要分布在济南市北部商河、济阳和章丘北部。耕地质量低等级的耕地面积最少,为475. 98 km~2,所占比例为11. 98%,主要分布在历城和长清。济南市耕地划分为优先划入型、适宜划入型和整治调控型3种类型。济阳、商河、章丘北部和平阴东南部的耕地质量高、集聚特征显著,应作为优先划入型,该类型耕地最多,面积为2 121. 23 km~2,占济南市耕地总面积的53. 38%;适宜划入型耕地质量也较高,并且多分布在优先划入型周边,对优先划入型耕地具有保护和缓冲作用,应与优先划入型耕地一起作为基本农田,以提高优质基本农田的集聚程度;整治调控型耕地面积为988. 98 km~2,占济南市耕地总面积的24. 89%,主要分布在中心城区和南部山区,该类型耕地质量低、集聚程度不高,开发利用时应注意生态环境保护,必要时可通过土地整治提高质量和集聚程度。     

链齿式农田土壤捡石机栅条齿动力学分析

针对我国山区农田土壤中含有大量砾石的现状,研制了一种专门用于山区农田捡石任务的链齿式土壤捡石机.该机采用栅条式分石器,链式输送装置,可以在捡拾砾石的同时,将农田土壤分离并及时还田.为此,利用动力学方法,对链齿式土壤捡石机作业时栅条齿与土壤之间的相互作用进行了分析,建立了栅条齿切土时阻力的数学模型,根据该模型做出了其水平方向的牵引力学方程;并对砾石沿栅条齿运动时的受力状况进行了研究,建立了砾石产生滑动和滚动的极限条件,为下一步土壤捡石机的设计和改进提供了参考依据.     

土地利用方式变化对水循环过程响应机制研究

以挠力河流域为研究区,利用1990年和2013年土地利用类型,结合基于格子玻尔兹曼方法(LBM)的TOPMODEL模型定量评价了土地利用方式变化对水循环时空变化过程的影响。结果表明:基于LBM法的TOPMODEL模型可以很好模拟挠力河流域降雨径流水循环过程,对研究区具有较高的适用性;研究区林地、草地和建设用地面积变化不大,对于土地结构变化贡献比较小,而未利用地和旱田部分转为水田对土地结构变化贡献大;由于种植水田,导致5月到10月间的流域总蒸散发量增加、根系区缺水量减少、非饱和带缺水量减少、地表水量减少、地下水量增加;蒸散发增幅达8.9%,根系区缺水量降幅达10.5%,地表水量减少达43%;水田对水文情势影响的差异主要体现在水稻生育期的差异上,分蘖期对蒸散发量、根系区缺水量和非饱和带缺水量影响较大;水田灌溉对水循环过程的影响按变化幅度从大到小的顺序为非饱和带缺水量、根系缺水量、蒸散发量、入根系区水量、出根系区水量和地下径流量,其中入根系区水量差值和出根系区水量差值接近。     

基于元胞自动机模型的土地利用情景模拟与驱动力分析

土地利用格局的形成过程比其最终形成的结果更为重要。本文以哈尔滨市双城区为例,利用不同时期的土地利用数据,在土地利用变化关键驱动因素分析的基础上,选取了对土地利用变化影响较大的距离变量、邻近土地利用类型数量、单元自然属性、社会经济因素等4方面14个驱动力因子,建立了基于元胞自动机(CA)与人工神经网络(ANN)相结合的土地利用空间格局模拟模型。在此基础上,对研究区自然禀赋、社会经济快速发展、基本农田保护及土地利用规划等不同情景驱动机制下的土地利用空间格局进行了时空模拟,以此解析土地利用变化过程与驱动力因素的响应关系。模拟结果显示：自然禀赋情景下,各地类变化趋势与现在保持一致;在社会经济快速发展情景下,建设用地面积增加明显,主要由旱地和其他用地转入;在基本农田保护情景下,耕地面积比较稳定,各地类变化趋势较为缓和;在土地利用规划情景下,各地类变化较为合理,兼顾耕地保护和经济发展。研究结果显示,该方法对哈尔滨市双城区土地利用格局变化的驱动机制具有较好的解释作用。     

基于微灌工程设计成果数据的农田电子地图构建方法

针对包含微灌设备的农田中电子地图获取成本高的问题,提出了一种基于微灌工程设计成果数据快速构建起农田电子地图的方法.考虑到微灌工程设计成果数据和农田电子地图2种数据的数据模型和对不同空间要素的表达方式之间存在着一定的差异,在微灌工程设计成果数据中存在着对微灌设备等空间要素的夸张、简化和省略等情况,而且数据中往往缺乏对微灌设备等空间要素的地理空间位置信息描述.在对微灌工程进行系统了解的基础上,通过深入分析设计成果数据和农田电子地图2种数据之间数据模型和要素表达方式之间的差异性,提出了采用DWGDirect.NET类库和ArcGIS Engine二次开发相结合进行解析转换的方法,将CAD格式的设计成果数据转换为GIS所支持的Geodatabase格式,初步构建起微灌工程农田电子地图,为微灌工程施工作业提供参考,同时也为精准农业提供农田电子地图基础数据.     

基于遥感的农业用水效率评价方法研究进展

遥感技术的发展为区域尺度蒸散发计算、作物分布识别及估产提供了一条有效途径,为基于遥感信息的灌区灌溉水利用效率及作物水分利用效率定量评价奠定了基础。回顾总结了遥感蒸散发模型、瞬时蒸散发升尺度方法、日蒸散发插值方法、作物分布识别方法及作物估产模型的研究进展,评述了遥感蒸散发及作物估产结果在灌区灌溉水利用效率及作物水分利用效率评价中的应用情况。提出了相关领域需要进一步研究的问题,包括适合非均匀下垫面特点且具有较强物理基础的灌区遥感蒸散发模型、日蒸散发插值中灌溉或降雨引起土壤含水量突变情况的处理、农田蒸散发中灌溉水有效消耗量的准确估算、能适应复杂种植结构并且适用于多年的作物分布遥感识别模型以及精度较高且可操作性强的遥感估产模型等。     

基于多智能体模型的银川平原土地利用情景模拟

基于多智能体模型研究了土地利用变化的模拟问题。以银川平原为例,以2002年和2014年的遥感影像为基础数据源,在对2002—2014年土地利用变化特征及其驱动因素分析的基础上,选取了政府、农户、城镇居民3种智能体,结合经分析选取的自然因素、社会因素和经济因素3方面5个主要驱动力因素对3种智能体的决策行为进行逐个分析,构建多智能体的行为规则,建立了基于多智能体模型的土地利用空间格局模拟模型。在此基础上,对研究区自然禀赋情景、社会经济发展情景、基本农田保护情景下的土地利用空间格局进行了模拟。结果表明,基于多智能体的土地利用模型能够较好地模拟复杂土地利用变化;在影响土地利用变化的各因素中,政策性因素对区域土地利用变化影响较为明显。     

链式农田捡石机的设计及运动学分析

针对我国多石山区农田中含有大量砾石的现状,研究出了一种专门用于山区农田捡石任务的链式农田捡石机.该机采用凿式起土铲,辊式输送装置,可以保证在捡拾砾石的同时,将农田土壤及时进行还田,以保证山区农田稀薄的土壤条件少受破坏.同时,利用运动学的方法,对该机作业时砾石的运动特性进行了分析,设计出了砾石捡石时运动的数学模型,为以后农田捡石机的改进和完善提供了参考依据.     

基于景观格局与空间自相关的永久基本农田划定研究

在综合考虑耕地综合质量、空间自相关性和景观格局的基础上,进行永久基本农田的划定,对区域粮食安全和生态安全具有重要的意义。以崇仁县为例,借助GIS平台与Geo Da软件,通过耕地综合质量评价体系的构建进行耕地综合质量评价,根据综合质量评价结果进行空间自相关分析,再根据自相关分析结果与耕地景观生态安全格局对应关系,进行永久基本农田的划定。根据研究区土壤理化性质、耕作利用条件和耕作区位条件,提出了一种基于耕地综合质量、综合质量聚类关系和耕地景观结构的永久基本农田划定方法,划定崇仁县永久基本农田305.94 km~2,划入的耕地更符合永久基本农田的要求,有助于基本农田长期的管理和保护,也可为丰富耕地综合质量评价与基本农田划定研究提供参考。     

基于元数据的农田信息存储、管理和共享

为实现基于元数据的农田信息的存储、管理和共享,在建立农田信息数据元的基础上,采用空间数据库技术,构建了农田信息的分级存储与管理模型;利用元数据服务和组件技术,在SuperMap GIS平台上构建了农田信息共享服务与互操作模型。通过对“基于WebGIS的小麦生产精准施肥决策系统”和“基于GIS的河南省作物生产潜力评价系统”数据元的提取和封装,实现了两个系统数据的无损共享,结果表明,在建立农田信息标准元数据的基础上,利用元数据和元数据服务技术来解决农田信息一体化存储、管理和共享是可行和有效的。     

田间土壤特性的空间相关结构分析及其分布描述

本文对雄县试区试验田的土壤特性空间变异性进行经典统计分析，并利用地质统计学半方差分析法定量描述土壤特性的空间相关结构，然后使用Ｋｒｉｇｉｎｇ最优内插估值法得到了田间土壤特性参数的空间分布等值图。分析结果表明，该试验田０～１００ｃｍ土壤范围内的平均含水量不仅在整个空间分布上而且在纵横曲型剖面上都呈现出弱变异性，空间相关结构显著，相关距离约６０～８０ｍ。采用上述结论和等值图不但能减少样本采样的数量和密度，还能根据田间含水量的空间分布特征合理布点采样，实施土壤墒情的科学监测。