中红外光谱土壤有机质含量估测研究进展

中红外光谱波段(2.5 ～ 25 μm)对土壤有机质内部分子振动高度敏感,基于中红外光谱技术的土壤有机质含量估测是土壤学科新兴的研究方向和热点。文章采用文献综述的方法,全面总结了土壤有机质含量中红外光谱估测方法的发展和应用,简述了中红外光谱响应与土壤有机质分子结构的相关性研究,对比分析了室内台式、手持式和机载中红外光谱设备估测土壤有机质含量的优势和局限性,比较分析了中红外、近红外、可见光 - 近红外光谱及其光谱组合估测土壤有机质含量的模型精度和稳定性,总结分析了基于中红外光谱技术的土壤有机质含量建模方法研究进展,以及土样制备、光谱数学变换、敏感波段选择等前处理对土壤有机质含量估测精度的影响研究,最后提出了土壤有机质含量中红外光谱估测存在的问题及发展趋势,为土壤有机质含量的测定工作提供参考。     

利用交叉信息熵模拟东北地区水稻种植面积空间分布

作物时空分布变化是农业研究的重要内容。近30a来,东北地区水稻种植面积显著增加,为探讨东北地区水稻时空变化特征,进一步丰富和完善作物空间分布信息获取方法,研究作物空间分布对包括气候变化在内的多种影响因素的响应关系,该研究综合80年代以来的作物面积与产量统计数据、耕地数据、农业灌溉数据以及作物生长适宜性分布等多源数据,利用基于交叉信息熵原理的作物空间分配模型(spatial production allocation model,SPAM)构建了针对中国作物分布特点的SPAM-China模型,模拟了中国东北地区1980-2008年像元尺度上水稻空间分布信息。结果表明,模拟结果能较好地反映出东北地区水稻主要种植区域,近30a东北地区水稻种植时空变化特征显著,水稻种植区域向北向东扩展,种植重心北移了约1.76个纬度,中北部地区水稻种植面积增加且趋势明显,南部地区变化趋势不显著。     

高光谱遥感土壤质量信息监测研究进展

高光谱遥感具有波段多且光谱连续等特点,在土壤质量信息的监测方面,利用高光谱遥感数据,能够实现对土壤特性的定量分析.总结了利用高光谱遥感技术获取土壤质量信息的方式和特点,以及影响土壤光谱反射特性的主要因素,回顾了国内外基于遥感的土壤质量信息提取的定量研究,并对研究中的问题进行了分析和展望.     

黑龙江松嫩平原土壤有效态中微量元素的空间分布特征

运用地统计学结合GIS技术研究了黑龙江松嫩平原农业区土壤中微量元素的空间分布特征,通过对数转化、域法处理和Box-Cox转化3种数据处理方法对土壤有效钙、有效镁、有效硼、有效铜和有效锌进行了正态分布性检验。结果表明,有效钙原始数据很好的服从正态分布,Box-Cox转化成功地使有效镁、有效硼、有效铜、有效锌含量数据更好的服从正态分布。应用地统计学分析方法进行了半方差函数的计算和最适合模型的拟合,得出各元素最好的理论模型,并绘制了各养分元素的空间分布图。半方差分析的结果显示,各元素具有中等空间相关性,并对造成现有空间分布特征的原因进行了分析。     

北京市土地利用空间结构特征分析

分析北京市土地利用空间结构特征,对于北京市未来土地的合理利用具有重要意义。该文从景观、经济和生态3方面着手,应用区域土地利用类型多样化程度指数、土地利用程度综合指数、经济密度指数及生态价值等指标,借助1 km×1 km网格进行空间表达,阐述了2006年北京市土地利用空间结构特征。研究结果表明：2006年北京市土地利用类型比较齐全,北京市土地利用/覆盖多样化指数和土地利用程度指数呈由西北山区向东南平原逐渐增大的过渡趋势;2006年北京市平均土地经济密度为47.97×106元/km2;北京市西北林区经济密度最低,而城镇区域最高,且集中连片;2006年北京市总体生态价值约为13 488.13×106元,每平方千米约为0.82×106元,略高于全国平均水平。建议提高土地利用效率,使北京土地利用走上可持续发展的道路。     

基于土壤类型和微量元素辅助信息的土壤属性空间模拟

为探讨大尺度区域土壤属性空间化的方法,以吉林省为例,研究土壤养分（pH值、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮）和地形地貌、微量元素等变量之间的关系;并在考虑土壤类型基础上,将相关性较高的变量作为协因子进行土壤养分的Cokriging插值研究。结果表明,pH值与经度、有效铁、锰和速效氮的相关系数分别高达-0.66、-0.71、-0.70和-0.67;有机质与经度、pH值、有效钙、锰的相关系数分别为0.55、-0.58、0.56和0.52;碱解氮与经度、纬度、pH值、有效铁、锌的相关系数分别为0.57、-0.57、-0.67、0.56、0.54;速效磷与速效钾、有效锌的相关系数分别为0.67和0.64。分析发现以相关性较高的微量元素作为协因子进行Cokriging插值精度均优于采用地形变量作为协因子的Cokriging插值。交叉检验和检验站验证结果表明,与普通Kriging相比,基于土壤类型和微量元素的Cokriging插值在增加估值精度方面有所提高。     

合成孔径雷达水稻识别和监测研究进展

合成孔径雷达（SAR）具有全天时、全天候、高分辨率、大幅面监测地物的特征,利用SAR在阴雨天气多、云量大的水稻种植地区开展水稻识别、监测和估产具有光学遥感无可比拟的优势。目前基于雷达对水稻进行识别和监测的研究多用ERS/SAR、RADARSAT/SAR、ENVISATASAR等,其多是以民用或军民两用为主的星载合成孔径雷达。在用SAR数据监测水稻时,其后向散射系数来自4个方面：①入射波直接被水稻散射回去,即直接散射项（D-BS）;②入射波经水稻层的散射到达水面后,经水面反射到水稻层,经水稻层衰减回到雷达（SRE）;③入射波经水稻层衰减到达水面,经水面反射回到水稻层,经水稻层散射回去（ERS）;④入射波经水稻层衰减到达水面,经水面反射到水稻层,经水稻层的散射改变方向下行,再次经水面反射到水稻层,并经水稻层的衰减后回到雷达（W-R-W）。其中,后向散射系数的主要来源是SRE项和ERS项。SAR数据后向散射系数不仅要受到水稻物候期、植株高度、生物量、含水量等的影响,也受到自身入射角、波段、极化方式等的影响。一般地,水稻后向散射系数总体上是先随水稻生长增大,然后略有下降;水稻生长早期,后向散射系数随入射角波动的幅度较小,在水稻生长后期,后向散射系数随入射角波动的幅度变大,波动起伏次数增加;L波段和C波段的后向散射系数表现基本类同,但值要小很多,X波段则与L、C波段的表现相差较大。已有研究中大部分采用同极极化方式的后向散射系数作为研究对象。VV极化的后向散射系数变化比较平滑,HH极化的后向散射系数变化比较复杂。随着雷达卫星技术的发展,多极化、多模式、特殊波段将更能突出星载SAR的优势,拓宽SAR的应用范围,为进一步分析、识别和检测目标提供更有力的工具。     

基于分区和多元回归分析的统计单产空间化模拟——以吉林省玉米为例

以吉林省玉米统计单产为例,采用分区和多元回归模拟相结合的方法,开展玉米统计单产的空间化模拟研究,以便了解粮食单产与各种环境因子之间的关系,并为农业资源的综合分析、科学管理和决策提供参考,为作物遥感监测提供有效参数。     

基于GIS的区域性粮食生产安全预警研究——以东北地区为例

结合国内外粮食安全判定的相关指标和东北地区粮食生产的特点,选用人均粮食占有量和粮食产量波动系数作为区域粮食生产安全预警的指标;从全国粮食安全层面考虑,确定了区域各预警指标的警限.为了综合反映东北三省的粮食生产安全状况,建立了综合各预警指标的粮食生产安全指数,并在各指标警限基础上得到粮食生产安全预警指数的警限.然后借助GIS建立空间处理模型,实现粮食生产安全预警.研究结果表明,吉林和辽宁两省2000年粮食生产安全程度低于2003年,而黑龙江省则相反,其在2000年的粮食生产安全程度则高于2003年.东北地区的粮食贸易数据验证了该结论.     

基于土地利用功能的土地利用分区研究——以吉林省为例

针对土地可持续利用发展的需要,建立了基于土地利用功能内涵的土地利用分区方案,以综合区分区域的功能特点。在回顾以往土地利用区划的特点及问题的基础上,首先界定土地利用功能概念,即在区域土地资源背景调查基础上,进行土地利用的经济、社会和生态环境三大功能评价,分析其现状、趋势及分异规律,进而根据区域发展的要求,将区域划分为若干个功能分区;然后提出基于土地利用功能分区方案,即采用“3S”技术和列联表互斥矩阵分类方法,依据土地利用功能内涵及分区原则,在土地资源利用基础上,从土地利用经济、社会与土地生态环境3个方面进行区域的划分。最后,以吉林省为例,建立区域可持续发展的土地利用功能分区。结果表明,该方案实践性较强,有利于根据区域三大功能的特点有针对性地提出区域发展的对策建议,供我国土地可持续利用区划理论研究进行参考。同时,鉴于区域土地利用的社会功能与经济功能有一定的相关性,在实践中是否将二者分开还有待于进一步探讨。