矿区生态监测的地理加权遥感生态指数构建及评价

矿区生态是陆地生态系统的重要组成部分,准确监测矿区生态对保护生态环境、维持生态平衡具有重要意义。遥感技术为矿区生态监测提供了有效手段,针对遥感生态指数（remote sensing ecological index,RSEI）在矿区生态监测中存在监测精度低、针对性弱和指标权重空间上均一化问题,该研究对RSEI进行了改进。首先,考虑矿区特殊的生态成因,在绿度、热度、湿度、干度的基础上加入煤尘污染因子构成矿区遥感生态指数;然后,利用地理加权主成分分析法确定各指标的空间权重,构建了地理加权遥感生态指数（geographically weighted-remote sensing ecological index,GW-RSEI）;最后,以山西省大同煤田为例,基于多期遥感影像对GW-RSEI在矿区生态监测中的有效性、适用性进行了验证。结果表明：GW-RSEI能准确捕捉矿区大气中的煤尘污染,从整体和局部尺度实现了矿区生态的精准监测,有效提高了矿区生态监测的精度;地理加权主成分分析法能够明确表征矿区生态的空间异质性和生态环境变化的空间连续性;2000—2020年大同煤田的GW-RSEI均值分别为0.51、0.48、0.46、0.59、0.56,整体生态环境经历了先恶化后改善的过程,其东南部生态环境变化趋势与整体一致,而西北部生态环境呈现先改善后恶化的变化趋势。研究成果为准确监测矿区生态提供了一种更加科学、有效的方法。     

基于模糊几何加权模型的灌区水资源优化配置

针对农业水资源优化配置中多目标赋权的不确定性问题,以黑龙江省绰尔屯灌区为研究区域,构建了基于模糊几何加权法的灌区水资源优化配置模型,把多目标规划问题转化为单目标非线性问题,得到了不同权重下不同生育期的灌区水资源最佳配置方案,并通过灌区综合能力评价体系进行比选.结果表明：通过与线性多目标模糊规划模型的对比,模糊几何加权模型可以根据实际情况对不同目标的权重进行调整,得出该条件下的灌区水资源最佳配置方案;当灌水量权重为0.3和经济权重为0.7时为最优方案,水稻产值为8 245万元,分蘖期、拔节期、抽穗期、乳熟期的灌水量分别为1 154.56万、779.12万、539.45万、336.57万m³.验证了模糊几何加权法在灌区水资源优化配置的可行性应用,为灌区农业水资源高效利用提供参考方案和决策支持.     

基于MGWRK的土壤有机质制图及驱动因素研究

【目的】空间预测是一种获得有机质空间局部细节的重要方法,其准确性对于农田合理管理有着重要意义。本研究通过对比不同的土壤有机质空间制图方法以获得更优的预测精度,在预测的同时揭示环境协变量的空间非平稳性特征及不同环境协变量关系的空间尺度。【方法】选取晋中盆地的7个乡镇作为研究区,对比普通克里金(OK)、回归克里金(RK)、地理加权回归克里金(GWRK)和多重尺度地理加权回归克里金(MGWRK)4种不同方法对土壤有机质的预测能力和效果,并探究影响因子在空间分布中对有机质的影响效应变化和这种影响效应的空间尺度。MGWRK是一种多重尺度地理加权回归(MGWR)与普通克里金方法相结合的方法。【结果】选取坡向、坡度、年均降水量、年平均温度、海拔、植被年总初级生产力、年蒸散量、地形湿度指数、平面曲率、汇流动力指数、地形指数、地形粗糙指数、年平均NDVI为环境协变量参与建模,在多元线性回归建模中,模型统计学意义显著,这表明模型具备统计学意义。从Radius指数来看,各模型模拟效果由好到差依次为RK、OK、GWRK、MGWRK;从制图效果来看,MGWRK与GWRK制图效果相当,从有机质的空间预测图可以看出...     

基于环境变量的中国土壤有机碳空间分布特征

研究中国土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的空间分布特征对SOC储量估算以及农业生产管理具有重要意义。以全国第二次土壤普查2473个土壤典型剖面的表层(A层)SOC含量为研究对象,探寻地形、气候和植被等环境因素对SOC空间异质性分布的影响;以普通克里格法为对照,利用地理加权回归、地理加权回归克里格、多元线性回归和回归克里格模型建立SOC空间预测模型;并分别绘制了中国SOC的空间分布预测图。结果表明:(1)SOC含量与年均降水量、年均温、归一化植被指数、高程以及地形粗糙指数呈极显著相关关系;(2)平均绝对估计误差、均方根误差、平均相对误差和皮尔逊相关系数等模型验证指标表明地理加权回归的预测精度优于其他模型,可以更好地绘制SOC在大尺度上的空间分布特征;(3)较高SOC含量主要分布在研究区东北部、西南部以及东南部,而西北部SOC含量普遍偏低。本文以期从大尺度上探讨土壤属性与环境变量之间的相关关系,为全国土壤属性的空间制图提供一定的解决方案和思路。     

基于电子鼻的果园荔枝成熟阶段监测

为了无损快速监测荔枝成熟阶段,该文提出了一种基于电子鼻技术的果园荔枝成熟阶段监测方法,采用PEN3电子鼻获取挂果约25 d到果实成熟过程中6个成熟阶段荔枝样本的仿生嗅觉信息并同步获取了各成熟阶段荔枝的3项物理特征（果实直径、果实质量与果实可溶性固形物含量）。根据不同成熟阶段荔枝物理特征变化可知,荔枝果实直径与果实质量2项物理指标在挂果约32 d～39 d,以及53 d～60 d增长较快,可溶性固形物含量在挂果约32 d前无法测量,53 d～60 d阶段增长速度较慢。提取各样本电子鼻采样数据75 s时刻的各传感器响应值作为特征值后,采用载荷分析（loadings）进行传感器阵列优化,优选了传感器R2、R4、R6、R7、R8、R9和R10的响应数据进行后续分析。将优化后的传感器响应数据进行归一化处理。采用线性判别分析（linear discriminant analysis,LDA）进一步提取特征信息,降低数据中包含的冗余信息。LDA对荔枝成熟阶段的分类识别效果不佳。为进一步探究电子鼻监测果园荔枝成熟阶段的可行性,采用模糊C均值聚类分析（fuzzy C means clustering,FCM）、k最近邻函数分析（k nearest neighbor,KNN）和概率神经网络（probabilistic neural network,PNN）进行模式识别。研究结果表明,FCM对果园荔枝成熟阶段识别的正确率为89.17%。采用KNN与PNN建立识别模型后,KNN与PNN识别模型对训练集的回判正确率均为100%,对测试集的识别率均为96.67%,具有较好的分类识别效果。试验证明了采用电子鼻进行果园荔枝成熟度监测的可行性,为果园水果品质的实时监测提供参考。     

基于Logistic和GWR Logistic的雷州半岛野火驱动因素的分析

利用全局Logistic和地理加权Logistic回归模型,分析了2001—2018年中国雷州半岛热带野火的空间分布和驱动因素。结果表明：2001—2018年雷州半岛野火的总体分布是空间聚集的。雷州半岛野火的驱动因子具有明显的空间差异,GWLR模型更好地解释了这种关系;该地区野火主要是由气象因素驱动的,特别是气温日较差和降雨量驱动的;此外,雷州的野火更多地是由人类活动驱动的,尤其是对农田的管理。本研究可为区域火灾管理战略的制定提供参考。     

渭-库绿洲耕层土壤水盐空间分异特征研究

探索干旱区绿洲耕层土壤水盐空间分异规律对土壤盐渍化防治具有十分重要的意义。以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区，采用反距离加权、局部多项式、径向基函数和普通克里金插值方法进行土壤水盐含量的空间插值，并利用均方根误差、平均相对误差、平均绝对误差以及决定系数对4种插值结果进行精度验证，并分析不同海拔和土地利用类型下的土壤水盐空间分异特征。结果表明:1）研究区耕层土壤水盐空间变异程度由大到小依次为土壤总盐＞电导率＞含水量＞pH值，pH值属于弱空间变异，电导率和土壤总盐属于强空间变异，土壤含水量为中度空间变异。2）对比4种插值方法的精度，由高到低依次为反距离加权>径向基函数>普通克里金>局部多项式，反距离加权模型的决定系数最高，均方根误差、平均相对误差和平均绝对误差均最小。3）研究区耕层土壤含水量由东向西递增，而pH值、电导率和土壤总盐由东向西递减，均呈现出较为明显的条带状分布规律。在不同海拔高度和土地利用类型下，土壤水盐含量呈现出显著的空间差异（P<0.05）。     

Pros and cons of eliminating veld burning

Fire has been a factor of the environment in Africa since time immemorial and it is often caused by natural agencies such as lightning. It is maintained that there is much prejudice against veld burning, often ill‐founded. Fire has caused and maintained most of the world's grassland. When fire has been prevented plant succession has resulted in bush encroachment in the savanna and surrounding areas or in fynbos encroachment in others. Fire results in much old grass being wasted but, if this is not removed in some manner, the grazing deteriorates. Old grass can be removed by fire, mowing or grazing, using high protein supplements. The consequences of the different methods of removal, other than mowing, may be equally deleterious.     

城市热环境对城市生态系统服务功能时空变化的响应——以成都市为例

文章以成都市为例,通过协同分析法利用皮尔逊相关性指数及双变量局部空间莫兰指数分析城市热环境对生态系统服务功能时空变化的响应情况。结果表明:成都城市热环境的递增趋势显著,整体市域温度在2000—2015年的研究期限内上升1.0℃~2.0℃;成都市热环境对7项生态系统服务功能具有明显的负响应情况,其响应机制分为3类,即直接影响、间接影响以及连带影响;成都城市热环境对生态系统服务响应显著性空间呈"东-中-西"区域化分布。在此基础上,文章提出了成都市热环境优化规划途径。     

数值积分单权函数法在求算年最大降雨中的应用

简要介绍用数值积分单权函数法推求皮尔逊Ⅲ型分布参数，从而计算我国部分城市的年是大日雨量大不同重现期值，笔者认为，本文提出的数值积分单权函数法基本上能通过检验，取得精度合格的结果。