新疆玛纳斯县域土地利用变化对景观生态系统的影响

21世纪初的玛纳斯县域土地利用面临新的政策和技术背景,采用遥感技术对2000年和2005年玛纳斯县域人类主要活动区各类景观进行对比分析,发现研究区内耕地、城镇景观面积出现大幅增长,林地、草地景观面积显著下降,“农林”、“农草”争水、争地的矛盾逐渐激化,水资源的供需处于“紧平衡”状态,区域景观生态系统的多样性、稳定性降低。分析表明导致玛纳斯县域景观生态变化的驱动因素主要包括当地气候条件的变化、农业相关政策的推行、农业节水灌溉技术的突破和农业生产合作形式的创新。     

Gram-Schmidt算法在加工番茄病叶水分估测中的应用

Gram—Schmidt正交变换算法通过成分提取提高了非线性回归模型的精度。利用Gram—Schmidt正交变换算法,对加工番茄病叶相对水分含量进行了高光谱估测。研究结果表明,病叶相对水分含量的敏感波段为可见光波段R695以及近红外波段R761,R1446,R1940和R2490。对敏感波段进行正交变换,得到相对水分含量与R1940和R2490的非线性回归模型,相关系数为0.724,相对误差为0.52%,标准误差(RMSE)为0.13,真实值与预测值拟合的相关系数为0.623,表明该方法优于传统相对水分含量的线性模型。研究结果可为加工番茄病害胁迫下品质的精确诊断提供了技术支撑。     

基于GPS与无人机遥感反演草地生物量的放牧场利用强度评估

天然草地是放牧畜牧业生产赖以生存的物质基础。为了评估天然草地利用情况,该文通过GPS获取牧群采食轨迹数据来估算采食强度,利用无人机遥感估算模型反演草地生物量的时空分布,将畜群采食强度与天然草地生物量进行融合,探索不同区域畜群的采食强度与草地生物量;分别将采食强度与生物量分类进行对比,根据两者的取值情况,获得各区域草地的利用情况,采食强度与天然草地生物量分类满足以下关系可得草地利用情况:若两者等级相等,则草地利用适中;若前者等级大于后者,则草地过度利用;若前者等级小于后者,则草地轻度利用。以新疆生产建设兵团第八师一五一团紫泥泉牧场为例,对研究区进行监测评估。结果表明,研究区中区域3被合理利用的草地面积最大,为612 m2,其他区域草地被不合理利用的面积占所在区域面积的50%以上。该方法对合理利用草地,实行划区轮牧,促进畜牧业健康发展具有重要意义。     

农业机械化对农业生态效率的影响研究

在当前资源约束紧缺、环境污染严重、生态系统退化的背景下,探究农业机械化对农业生态效率的影响,对全面推进乡村振兴、加强生态文明建设具有重要意义。基于2000—2020年中国30个省（自治区、直辖市）面板数据,本文利用固定效应与门槛效应模型分析农业机械化对农业生态效率的影响及其作用机制。结果表明：农业机械化在一定程度上提高了农业生态效率,并且农作物种植结构“趋粮化”和农村劳动力转移强化了农业机械化对农业生态效率的正向作用。进一步研究发现,农业机械化对农业生态效率的影响存在农地规模经营的门槛效应,即随着农地规模经营的扩大,农业机械化对农业生态效率呈现边际效应“先递增后递减”的规律。通过完善农机补贴政策,优化农作物种植结构、引导农村剩余劳动力转移、推进农地适度规模经营、加快农机配套体系建设等措施,将有助于提升农业生态效率。     

基于无人机多光谱影像特征的最佳波段组合研究

针对卫星遥感影像分辨率低、时间周期长、波段冗余信息多等问题,利用无人机多光谱数据获取便捷、成本低、周期短的优势,以玛纳斯河畔为研究区,使用固定翼无人机搭载Micro MCA12 Snap多光谱传感器获取高分辨率多光谱影像。通过对多光谱影像数据标准差及相关性进行分析排序,结合OIF方法得到原始波段最佳组合,使用多种植被及水体指数、主成分分析、灰度共生矩阵确定信息量最大的光谱特征与纹理特征波段,提出将光谱特征、纹理特征信息与最佳波段指数结合的方法来确定地物分类最佳波段组合。实验结果表明,针对Micro MCA12 Snap多光谱传感器,可选择波段1、6、11、NDVI、NDWI以及灰度共生矩阵中的Mean参量作为其地物分类的最佳波段组合。感兴趣区域内非监督IsoData分类精度从83.57%提升到89.80%,监督的SVM分类精度从95.58%提升到99.76%。研究结果可为无人机多光谱遥感最佳波段组合选择提供借鉴和参考。     

气候变化和人类活动对天山北坡净初级生产力变化的影响

天山北坡是中国农牧业发展基地，也是"一带一路"开发重点区域。气候变化和人类活动是影响天山北坡净初级生产力（Net Primary Productivity, NPP）的2个重要因素，定量评估气候变化和人类活动对天山北坡草场可持续性利用具有重要意义。该研究采用MODIS C6遥感数据、气象数据和野外实测数据，分析2004-2015年气候变化和人类活动对天山北坡NPP变化的影响。结果表明：2004-2015年天山北坡实际净初级生产力（Actual Net Primary Productivity, NPPA）介于128.67～170.49 g/(m2·a)之间，总体呈现增加趋势；西部区域NPPA年均值最高，天山北坡NPPA的主要供给区是中西部区域。天山北坡不同区域年均温度及降水量呈现明显差异，降水对NPPA的影响大于温度。同时，人类活动对NPP的影响（Human Activities on Net Primary Productivity, NPPH），总体上由负作用逐渐向正作用转变，正作用增强区域主要分布在奇台县、木垒县和天山北坡东部部分地区，负作用逐渐增强区域主要分布在奎屯市及乌苏市部分地区。     

基于放牧时空轨迹数据的牧群采食量分布模型

为了快速大范围地掌握牧群采食量分布信息,提出一种牧群采食量分布模型。根据放牧过程的时空连续性,借助放牧轨迹采用缓冲区与网格分析方法获得放牧分布,结合模拟采食法,通过轨迹点间的时间间隔计算采食时间,并将其累加得到日采食时间,进而依据采食时间与日采食时间比例将牧群日采食总量分配给每个局部放牧分布,并采用网格叠加方法得到给定时空范围的采食量分布。以2015年为实例,对研究区采食量分布进行监测:模型结果与实际放牧情况一致性较好,准确度可达86.2%以上。结果表明该模型可快速大范围地提取牧群采食量分布信息,并能为相关部门对牧群采食量分布信息的监测提供计算依据和方法。