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。     

生态位适宜度方法在基于GIS的耕地多宜性评价中的应用

以江汉平原后湖地区耕地为研究对象，将生态位适宜度方法引入到多宜性评价研究中，采用加权平均和限制因子模型对各评价单元水稻、小麦、棉花和油菜4种作物的生态位适宜度值及限制因子进行了定量分析。结果表明：研究区生态位适宜度值整体较高，最大值达0．958，生境条件基本能满足作物的需求；评价结果以1、2级为主，所占面积达75％；水稻的适宜性面积在该区最大，达65．54％，小麦次之；限制该地区耕地生产潜力的生态因子主要为：速效磷、CEC和道路通达度。该研究结果能直接指导农业生产实践，促进耕地的合理利用与管理。     

基于偏最小二乘回归的土壤有机质含量高光谱估算

为实现基于光谱分析土壤有机质含量的快速测定,该文以江汉平原公安县的土壤为研究对象,进行室内理化分析、光谱测量与处理等一系列工作,在土壤原始光谱反射率(raw spectral reflectance,R)的基础上,提取了其倒数之对数(inverse-log reflectance,LR)、一阶微分(first order differential reflectance,FDR)和连续统去除(continuum removal,CR)3种光谱指标,分析4种不同形式的光谱指标与有机质含量的相关性,对相关系数进行P=0.01水平上的显著性检验来确定显著性波段的范围,并基于全波段(400~2 400 nm)和显著性波段运用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)建立了该区域土壤有机质高光谱的预测模型,通过模型精度的比较确定最优模型。结果表明,进行CR变换后,光谱曲线的特征吸收带更加明显,相关系数在可见光波段范围内有所提高;基于全波段的PLSR建模效果要优于显著性波段,其中以CR的预测精度最为突出,其模型的决定系数R2和相对分析误差RPD分别为0.84、2.58;显著性波段的PLSR模型与全波段对比在模型精度方面虽有一定差距,但从模型的复杂程度来比较,具有模型简单、运算量小、变量更少的特点;最后,综合比较了全波段和显著性波段4种光谱指标的反演精度,发现CR-PLSR模型的建模和预测的效果比R-PLSR、LR-PLSR、FDR-PLSR模型都要显著。该研究可为将CR-PLSR高光谱反演模型用于该区域土肥信息的遥感监测提供参考。     

阿克苏河流域艾西曼湖湿地时空演变及对生态输水的响应

及时了解和定量分析干旱半干旱地区天然生态系统的变化趋势及对生态输水过程的响应,对维护绿洲生态系统健康具有重要意义。论文结合遥感影像和生态输水监测数据,对阿克苏河流域艾西曼湖湿地的时空演变特征和生态输水的响应进行了研究。结果表明,艾西曼湖水域面积萎缩较严重,由1996年的61.57 km²萎缩至2020年的27.76 km²,经历了快速下降、缓慢下降和缓慢恢复3个阶段,生态输水后水面面积出现明显的季相变化并伴随滞后现象,峰值出现在11月左右;生态输水对地下水位有明显的抬升作用,并受输水量、输水天数的影响,地下水位变动与生态输水的响应存在明显的滞后效应,时间约为1~2个月;不同的自然植被对生态输水的响应特征存在差异,胡杨对生态输水的响应明显且在距离输水口100~500 m的范围内长势最好,NDVI月度变化显示生态输水对自然植被生长的滞后时间为1个月左右。研究结果对阿克苏河流域天然植被恢复、区域水资源调配、生态需水调度等具有重要的指导价值。     

基于生态位理论的柑橘生境适宜性评价研究现状及思路

[目的]基于生态位理论,对柑橘生境适宜性评价研究现状及思路进行分析。[方法]对生境适宜性评价、生态位理论在作物生境选择方面的研究现状进行综合分析。[结果]提出了借助生态位理论开展品质约束的柑橘生境适宜评价的研究思路,包括3方面,即柑橘生态环境及品质因子的采集与表达、柑橘生态环境与品质的交互响应研究、基于品质约束的柑橘生境适宜评价与适应机制研究。[结论]为促进柑橘产业化发展提供了借鉴。     

基于EPO算法去除水分影响的土壤有机质高光谱估算

野外进行土壤有机质的光谱快速预测时需考虑土壤含水量的影响。在室内设计人工加湿实验分别获取9个土壤含水量梯度(0~32%,间隔4%)的土壤光谱数据,分析土壤含水量变化对光谱的影响,再利用外部参数正交化法(external parameter orthogonalization,EPO)进行湿土光谱校正,并结合偏最小二乘回归和支持向量机回归分别建立土壤有机质预测模型。结果表明,土壤光谱反射率随着土壤含水量的增加呈非线性降低趋势,偏最小二乘回归模型的预测偏差比为1.16,模型不可用;经EPO算法校正后,各土壤含水量梯度之间的光谱差异性降低,能实现土壤有机质在不同土壤含水量梯度的有效估算,偏最小二乘回归和支持向量机回归模型的预测偏差比分别提高至1.76和2.15。研究结果可为田间快速预测土壤有机质提供必要参考。     

阿克苏流域表层土壤湿度指数反演研究

【目的】为研究国产高分一号(GF-1)遥感影像在绿洲地区农情基础数据有效采集的可行性,对土壤湿度实施大范围区域监测。【方法】以新疆阿克苏流域为研究区,基于GF-1 WFV影像以及研究区63个土壤表层湿度的实测样点数据,对垂直干旱指数(PDI)和植被调整垂直干旱指数(VAPDI)的土壤湿度监测效果进行比较和验证。【结果】(1)PDI和VAPDI与土壤湿度实测值的决定系数分别为0.589和0.735,各模型满足监测精度要求;(2)在植被覆盖较高的阿克苏绿洲,VAPDI指数模型监测精度高于PDI;(3)从反演的土壤湿度空间分布格局来看,VAPDI对土壤湿度变化更敏感,更能反映出不同植被覆盖程度下土壤湿度的实际水平。【结论】基于GF-1 WFV影像进行流域尺度的土壤湿度监测具有可行性。相比PDI指数模型,VAPDI通过对遥感影像中混合像元进行不同程度的分解,监测精度更高。研究结果能为阿克苏流域表层土壤湿度数据快速有效地采集和动态监测提供理论支持和验证。     

土地利用总体规划实施评价研究与应用

土地利用总体规划实施评价是土地管理中的新课题,同时也是新一轮土地利用总体规划修编的重要内容.以湖北省老河口市为研究对象,在阐述土地利用总体规划实施评价的类型、评价指标选取的原则、指标标准化方法的基础上,借助灰色模型GM(1,1)预测规划指标执行度,应用协调度函数评价规划实施效益,通过设置综合评价标准分析执行度与实施效益的深层次组合关系.结果表明,老河口市本轮规划(1997～2010年)实施效益良好,但部分规划目标设置已不符合实际情况,需要进行土地利用总体规划修编.     

铬污染土壤修复技术研究进展

指出了土壤铬污染问题日益严重,铬污染土壤的修复成为当今的研究热点.对土壤铬污染特征及危害、铬污染土壤的修复技术、机理及应用进行了综述,分析了不同物理、化学、生物修复技术的优劣势,提出了在未来铬污染的修复中,综合考虑土壤适用类型、修复周期、铬污染浓度、经济成本等因素来选择合适的修复方案.并建议选用实地污染土壤为研究对象,...     

湖北省城市土地集约利用度时空变异分析

以湖北省12个地级以上城市的土地利用数据为依据,利用特尔菲法和层次分析法建立评价指标体系,采用集约度模型进行了综合评价,并探讨分析了湖北省城市土地集约利用潜力时空变异特征。结果显示,湖北省城市土地集约利用程度较低,在评价期内总体上呈下降趋势,在空间上形成了东部以武汉市、西北以十堰市、西南以宜昌市为中心向周围地区递减的态势,区域差异较明显。基于此,提出了政策建议。