基于WilksΛ准则的KFDA方法研究枸杞分级

为提高枸杞分级正确率,建立一种基于枸杞图像的分级模型,以3个产地共6个等级的枸杞为研究对象,在提取枸杞图像颜色和纹理特征参量的基础上,运用Fisher判别分析(FDA)和核Fisher判别分析(KFDA)方法对6个等级的枸杞进行鉴别分析。在KFDA分析过程中,选取径向基函数(RBF)为核函数,采用基于距离测度的矩阵相似性度量方法,优化确定了RBF核函数的最优参数值为13.2436;选用前150个主成分分析时,基于WilksΛ准则的枸杞分类及验证正确率分别为100.00%和87.80%,而基于传统主成分贡献率的枸杞分类及验证正确率分别100.00%和81.70%。结果表明,运用基于WilksΛ准则的KFDA方法,选用150个最有利于分类的主成分,鉴别结果由FDA的91.7%提高到KFDA的100%。该研究方法不仅有效提高了枸杞图像的鉴别正确率,而且为其他农产品图像分级提供了理论依据。     

基于GF-1 WFV数据的玉米与大豆种植面积提取方法

准确掌握农作物的空间种植分布情况,对于国家宏观指导农业生产、制定农业政策有重要意义。针对黑龙江省玉米与大豆生育期接近、光谱特征相似,较难区分的问题,以多时相16 m空间分辨率高分一号(GF-1)卫星宽覆盖(wide field of view,WFV)影像为数据源,选择归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、增强植被指数(enhanced vegetation index,EVI)、宽动态植被指数(wide dynamic range vegetation index,WDRVI)、归一化水指数(normalized difference water index,NDWI)4个特征,结合实地调查样本点,采用随机森林分类算法,提取黑龙江省黑河市嫩江县玉米与大豆种植面积。研究表明,区分玉米与大豆的最佳时段为9月下旬至10月上旬,即大豆已收获而玉米未收获的时段,在4个待选特征中,NDVI、NDWI与WDRVI指数组合表现最佳;随机森林算法与最大似然算法、支持向量机算法相比,分类精度更高,其总体分类精度为84.82%,Kappa系数为77.42%。玉米制图精度为91.49%,用户精度为93.48%;大豆制图精度为91.14%,用户精度为82.76%。该方法为大区域农作物的分类提供重要参考和借鉴价值。     

黄土山丘区农村居民点类型划分与优化策略

科学划分农村居民点类型和制定优化策略,对于区域农村居民点空间布局优化具有重要意义。以山西省长河流域为例,以农户问卷调查为基础,运用层次分析法和专家咨询法构建了长河流域农村居民点综合影响力评价指标体系,对研究区域农村居民点进行了综合评价,划分了农村居民点等级类型,并确定了农村居民点布局优化策略。研究表明:长河流域农村居民点布局主要受经济发展水平、社会环境水平和生态环境水平的影响,具体包括农业机械化水平、城镇辐射度和工业区与居民区的临近度等12个影响因子;基于农户问卷调查和专家咨询的长河流域农村居民点综合影响力评价指标体系,以煤炭资源、土地资源和水资源的协调利用为背景,能较全面且针对性地反映研究区农村居民点综合影响力特点;通过农村居民点类型划分和优化策略,实现了对不同类型的农村居民点实施分级、分类管理,确保了布局优化后农村居民点的空间结构和层次具有一定的稳定性。可为黄土山丘区农村居民点类型划分与优化策略研究提供一种思路与方法,为北方压煤山丘区村庄综合整治与时空管控提供依据。     

A morphological approach to understanding preferential flow using image analysis with dye tracers and X-ray Computed Tomography

A key problem facing soil physics and hydropedology at present is some of the standard theories of water flow in soils do not fully reflect the processes at the pore scale, and thus, cannot be adequately used for prediction. As such, examination of soil structure is vital for hydropedologists. Realisation that solutes move preferentially through soil into groundwaters has meant research in this area has increased in importance. This paper describes a multi-scale approach to analyse transport mechanisms using visualisation techniques. Chloride and Brilliant Blue tracers were applied to undisturbed soil cores to examine the physical and morphological properties associated with preferential flow in a range of soil types. Following collection of serial digital images, it was possible to examine and quantify the nature of active water flow mechanisms in terms of both dye-stained pathways and spatial distribution of dye concentration, using image analysis. Preferential flow linked to water potential and soil structural discontinuity was observed in all but the coarsest textured soil which conformed to uniform flow theory. A high level of variability in flow patterns was noted between the soil types. Such information as to how a soil dynamically re-wets is key for hydropedologists involved in applications such as pollution modelling. This is especially significant when considering a wetting mechanism, such as preferential flow, that cannot be adequately described by conventional soil physics.     

Developments in land information systems: examples demonstrating land resource management capabilities and options

Land Information Systems (LIS) provide a foundation for supporting decision‐making across a broad spectrum of natural resource applications: agronomic, environmental, engineering and public good. Typically, LIS constitute a computerized database repository holding geospatial components, ‘mapping unit’ geometry and related georeferenced materials such as satellite imagery, meteorological observations and predictions and scanned legacy mapping. Coupled with the geospatial data are associated property, semantic and metadata, representing a range of thematic properties and characteristics of the land and environment. This paper provides examples of recent developments of national and regional LIS, presenting applications for land resource capabilities and management. These focus on the ‘Land Information System’ (LandIS) for England and Wales, and the ‘World Soil Survey Archive and Catalogue’ (WOSSAC) and consider Agricultural Land Classification in Wales, an Irish land and soil information system, and a scheme to optimize land suitability for application of palm oil biofertilizers in Malaysia. Land Information Systems support purposeful environmental interpretations, drawing on soil and related thematic data, offering insight into land properties, capabilities and characteristics. The examples highlight the practical transferability and extensibility of technical and methodological approaches across geographical contexts. This assessment identifies the value of legacy‐based natural resource inventories that can be interoperated with other contemporary sources of information, such as satellite imagery.     

基于土地功能的农村居民点内部用地结构分类

科学合理的农村居民点内部用地功能结构分类是提升农村土地利用效率、实现用地结构优化配置的重要前提。该文在梳理农村居民点用地分类现状的基础上,从土地利用的功能角度出发,构建了涵盖农村居民点用地生产功能、生活功能、生态功能和潜在功能的分类体系,其中包含4个一级类、10个二级类和37个三级类;并以该分类方法为基础,通过实地调查典型农村居民点内部用地结构现状,从微观视角揭示内部用地结构。基于新的分类体系,大兴庄村用地类型可分为28种,农村居民点内部生产用地、生活用地和生态用地的比例分别为34.73%、53.53%和4.06%,可挖潜面积比例为占农村居民点总面积的13.09%。研究结果为中国农村居民点用地分类体系构建提供了基本思路和工作框架。     

基于遥感光谱的干旱区土地退化评价体系构建

干旱区土地退化(荒漠化)作为全球面临生态环境挑战之一,对粮食安全、环境质量和区域自然资源管理至关重要。土地退化本质是人与自然因素协同作用下土地利用/覆被类型、数量、结构以及功能的改变而引起的生态服务价值降低,核心是土壤和植被的退化。一方面,人与自然共同作用下的土地利用覆被可以表征土地退化状态,另一方面植被-土壤生境时间序列相互作用过程进一步辅助土地退化过程诊断。因此,该文首先从覆被结构、退化类型和退化程度3个层次建立干旱区土地退化状态评价体系。其次,采用GF-1/WFV时间序列遥感影像,基于多端元光谱混合分解模型建立土地利用/覆被精细分类量化表征下垫面质量属性,并进一步利用植被-生境组分互动特征参数进行功能量化,综合评价民勤2015年退化类型和退化程度。最后,结合地面立地景观照片以及采样点实测数据,对土地退化状态评价结果进行绝对定标和交叉验证。结果表明:遥感评价识别土地退化类型和程度的能力分别为87.5%和78.7%。对于民勤旱地系统,沙化过程、沙-盐化过程是主要的土地退化过程,轻度沙化、中度沙化为主导退化程度。该方法为宽波段遥感国产高分1号卫星在旱地系统土地退化状态信息提取和深入应用提供科学依据和实证研究。     

木霉菌M2的鉴定及其对小白菜促生效果研究

以一株分离自健康、高产辣椒根际土壤的木霉菌(Trichoderma spp.)M2为供试菌株,研究其对小白菜生长发育的影响并在形态学分类的基础上结合r DNA-ITS序列分析的手段,对木霉菌M2进行分类鉴定,以期为微生物肥料的开发提供优良菌种。将木霉菌M2进行固体发酵制得孢子粉,研究其在温室条件下是否对小白菜的生长具有促生能力。结果表明:菌株M2属于哈茨木霉(Trichoderma harzianum);在温室盆栽试验中,土壤接种M2孢子粉对小白菜具有不同程度的增产作用,且能够提高叶绿素含量、可食用叶片数,其中接种5.0×10~9cfu的M2孢子粉处理的鲜重、干重最高,比对照组分别增加30.26%、20.08%;接种5.0×10~8cfu的M2孢子粉处理鲜重、干重较对照组分别增加18.33%、12.46%。这说明哈茨木霉M2菌株对小白菜的增产效果明显,具有潜在的农业应用价值。     

功能性肉制品的研究进展

功能性肉制品以其特殊的营养和保健功能,越来越受到消费者的青睐。研制和开发低脂肪、低硝酸盐、低盐、高膳食纤维等肉制品是功能性肉制品发展的主要方向。     

基于简化脉冲耦合神经网络的蝗虫图像二值分割

采用参数简化的脉冲耦合神经网络（PCNN）分割图像，进行了蝗虫图像分割实验，区域正确识别率达94％，为蝗虫自动侦测系统中的数据处理提供了技术支持。计算机仿真表明，采用PCNN图像分割算法，图像中的目标（蝗虫）易于发现，分割效果明显好于采用开操作处理的图像。