实测高光谱和HSI影像的区域土壤含水量遥感监测研究

基于典型研究区植被冠层实测高光谱数据和HSI高光谱影像数据,通过相关分析选择与不同深度土壤含水量响应敏感波段,建立两者的土壤含水量反演模型,并用实测高光谱土壤含水量反演模型校正HSI影像土壤含水量反演的模型。结果表明:土壤含水量响应敏感波段区域为450~650 nm和850~920 nm;两种土壤含水量反演模型对土壤深度为0~10 cm的土壤含水量估算效果最好,其中实测冠层高光谱土壤含水量反演模型精度高于HSI影像土壤含水量反演模型,判定系数(R~2)分别为0.659和0.557;经过校正的HSI影像土壤含水量反演模型精度有了较大的提高,判定系数(R~2)从0.557提升到0.719,均方根误差(RMSE)为0.043 5,较好地提高了区域尺度条件下土壤含水量监测精度,因此运用该方法进行土壤含水量遥感监测是可行的,为进一步提高区域尺度下土壤含水量定量遥感监测提供参考借鉴。     

中国北方的灌草丛

灌草丛是分布在秦岭——淮河之间各个省山地丘陵上森林破坏后的一种主要植被型。灌草丛群落的区系组成包括9—31种植物,优势种为草类并混有灌木。影响形成这种群落的主要因素是土壤含水量。它在地上部分生物量的鲜重平均为102.7公斤/亩,载畜量平均为25.38亩/羊/年。在发育良好的灌草丛下,土壤侵蚀模数为2700吨/平方公里;当植物群落受到破坏时可增高到8,640吨/平方公里。在立地条件良好且进行封山育林时,则灌木生长较高并占优势,同时长有落叶阔叶幼树。如果加以保护,灌草丛就可能演替为森林。如果将灌草丛作为放牧地,其结果是不仅生产力低而且造成水土流失。由于它能控制水土流失并改善环境,因此在利用灌草丛时要十分重视从生态学观点来考虑。     

土壤盐渍化高光谱特征分析与建模

基于高光谱遥感技术快速、无损的检测优势,以新疆渭干河-库车河三角洲绿洲为例,探讨利用反射光谱来预测土壤含盐量的可行性。利用野外采集的土壤样本,在实验室内测得了土壤含盐量及原始光谱反射率。利用光谱分析技术计算高光谱指数,与土壤样本含盐量进行相关性分析,筛选出土壤含盐量的光谱特征波段,基于逐步多元线性回归和偏最小二乘回归建立土壤盐分动态监测模型。通过精度检验,结果表明:基于偏最小二乘回归方法,以对数二阶微分光谱特征波段所构建的盐渍化遥感监测模型最优,模型的稳定性和预测精度最高。利用反射光谱来预测土壤含盐量可实现区域尺度上的土壤盐渍化实时监测和评价。     

泡排技术清除起伏管道积液试验

【目的】受起伏地形的影响,湿天然气集输及油气混输管道易在沿程起伏及低洼处形成积液。由于起伏集输管道与垂直气井在倾角方面存在巨大差异,作为气井清除积液的成熟方式,泡沫排液技术无法直接应用于混输管道排液,其可行性需进一步论证。【方法】利用气液多相管流试验环路,通过管流试验探究不同倾角条件下泡沫对气液多相流流动特性的影响,并明确含泡沫多相流的起塞作用机制;基于无机盐改变泡沫体系性能,探究泡沫性能变化对含泡沫多相流动特征产生影响的原因,并分析含不同流动状态下流动特征参数与压力差压的特征。【结果】在与气井倾角差异较大的低起伏管道中,可通过添加表面活性剂的方式清除积液,并对段塞流工况的发生起到较好的抑制作用;通过在SDS(Sodium Dodecyl Sulfate)表面活性剂溶液中添加NaCl、MgCl2作为环境影响因素,利用金属网格传感器、高速摄像系统以及压力传感器,进一步探究无机盐条件下SDS水基泡沫排液效果,发现无机盐引起的泡沫性能差异会对泡沫排液效果产生较大影响;当管道内出现过量稳定泡沫时,会引起管道沿程压降显著增大。【结论】将泡沫排液技术应用于有积液的集输管道排液时,稳定性是选择合适泡...     

基于实测高光谱指数与HSI影像指数的土壤含水量监测

为了探索土壤含水量与高光谱植被指数的内在关系,实现土壤含水量的快速且准确监测,以ASD光谱仪测定的研究区植被高光谱数据和环境卫星HSI高光谱影像数据为基础数据计算得到26种光谱植被指数,通过灰度关联分析法(grey relational analysis)对不同深度(0~10,10~30,30~50 cm)土壤含水量与实测光谱指数和影像光谱指数进行分析和筛选,确定了与土壤含水量相关性较高的5个光谱植被指数,采用多元线性回归法(multiple linear regression)分别构建了基于实测数据和影像数据的高光谱植被指数土壤含水量反演模型,并用实测高光谱植被指数模型对HSI影像植被指数模型进行校正。结果表明:2种土壤含水量反演模型对0~10 cm层的土壤含水量均有较高的拟合度,判定系数(R2)均高于0.589,并具有较好的稳定性;实测高光谱植被指数模型精度优于HSI影像植被指数模型,判定系数(R2)分别为0.668和0.589;经过校正的HSI影像土壤含水量反演模型精度有了较大的提高,判定系数(R2)从0.589提升到0.711,均方根误差(RMSE)为0.0014。该研究方法进行土壤含水量监测是可行的,为进一步提高土壤含水量定量遥感监测提供一定参考。     

棉花组培苗高效移栽驯化技术的研究

探究影响棉花组培苗移栽成活率的主要因素,从而解决其直接移栽不易成活的技术难题,为棉花组培苗提供稳定高效的移栽途径。以棉花组培苗为供试材料,在不同环境、基质和根系状态的条件下探讨组培苗的成活率、根系和茎叶生长的研究。棉花组培苗在培养容器中诱导露白至生根,然后移栽到珍珠岩和蛭石以体积比1:1混合的基质中,使用1/2MS营养液,恢复时保持适当湿度,可以使苗更健壮,成活率从50%提高到100%,是一种操作简单、成活率高的棉花组培苗移栽方法。研究建立高效稳定的棉花组培苗驯化方法,成本低廉,避免嫁接,结铃率更高,可用于棉花生物技术产业化发展中。     

氢燃料电池拖拉机现状及发展展望

氢燃料电池将化学能转化为电能,具有零污染、噪声低、高效率的特性,因此氢燃料电池拖拉机成为现代化农机的重要研究方向。目前,国内外农机企业对于氢燃料电池拖拉机进行了大量技术研究与产品研发,将氢能作为低碳环保的重要能源大力推动,随着需求的发展,市场不断扩大。本文基于国内外氢燃料电池拖拉机的发展现状,对未来新能源农机的发展进行展望。     

干旱区绿洲植被高光谱与浅层土壤含水率拟合研究

水资源一直是制约我国西北干旱区农业发展的关键因素。以新疆渭库绿洲为研究区域,选取41个土壤含水率与干旱区绿洲植被实测高光谱样本,以植被指数为桥梁,采用支持向量机回归(SVR)方法,建立干旱区绿洲土壤含水率与植被指数之间的拟合方程模型,并与多元回归(MLSR)、偏最小二乘回归(PLS)2种模型进行对比。实验结果表明:不同模型的精度各异,拟合效果由优到劣为:改进的SVR模型、PLS模型、MLSR模型,其中基于干旱区绿洲实测的植被光谱数据改进的SVR模型对土壤含水率具有较好的拟合效果,通过最优参数的定值与最优测试集的抽取,R2高达0.891 6,RMSE仅为2.004,在干旱区绿洲的土壤含水率拟合中获得比较高的预测精度。而MLSR模型与PLS模型,R~2分别为0.630 0、0.654 9,RMSE分别为3.001与2.749。研究结果表明,因地制宜开展合理的土壤含水率反演模型规则制定是提高干旱区绿洲土壤浅层含水率监测精度的有效手段,也可为干旱区农业作物生长提供更精准的数据积累。     

绿洲-荒漠交错带浅层地下水埋深遥感反演——以库车县绿洲为例

采用经典统计学与GIS相结合的方法分析了以新疆库车县为代表的绿洲-荒漠交错带的土壤水以及地下水埋深的分布情况,在借助遥感手段结合实测数据的基础上,运用TS-VI特征空间(TS-NDVI与TS-MSAVI特征空间)反演了土壤含水量,并以此反演出地下水埋深分布状况,并对2种方法的精度进行比较,寻求适用于研究样区的反演算法。结果表明,地下水埋深与0~10 cm层的土壤相对含水量(SRWC)相关系数最高,高达0.802 4;利用2种方法提取土壤相对含水量的精度均满足研究需求,但TVDIMSAVI反演的SRWC精度高于TVDINDVI,进而使用TVDIMSAVI和0~10 cm层的SRWC反演得到了研究区的地下水埋深分布图;在缺少实测土壤相对含水量数据时,运用此方法反演地下水埋深是可行的。     

90°水平弯管内环状流流动特性

油气集输管道内气液两相流尤其是环状流在弯管处流动特性复杂，极易加剧管道腐蚀和破坏。为此，开展90°水平弯管环状流实验，分析表观气速20～35 m/s、表观液速0.20～0.35 m/s范围内的相分布、液膜流速及压力变化规律；再通过数值模拟研究水平弯管处相分布、压力分布及流速分布特征，对弯管处环状流流动特性规律进行验证。结果表明：弯管底部和外侧液膜厚于弯管顶部和内侧，越靠近弯管中心，内外侧差异越大；表观气速增加和液速降低使液膜分布趋于均匀；弯管内侧压力低于弯管外侧；受二次流动影响在低气速下弯管中心截面位置最大压力较入口处增加。研究成果可为弯管冲蚀机理研究、弯管设计与保护提供理论基础。（图11，表1，参29）