基于光能利用率模型的河南省冬小麦单产估算研究

[目的]快速、准确估算空间尺度上作物产量,对于评价农田生态系统对气候变化的响应、制定科学合理的粮食政策、对外粮食贸易等具有重要意义。河南省冬小麦产量占全国1/4,准确估算河南省冬小麦产量对维护国家粮食安全具有重要作用。单产估算作为农作物估产中的关键技术,也是作物估产的难点之一。[方法]文章首先利用VPM(Vegetation Photosynthesis Model)估算冬小麦NPP(Net Primary Product),结合收获指数、冬小麦收获部分的含水量、含碳量、NPP分配到地上或地下部分比例等一系列符合该研究区的经验指数,进行河南省冬小麦单产估算研究,并分析了引起模拟误差的原因。[结果]模拟单产较实测单产低估4.4%(实测单产为6 810kg/hm~2,模拟单产为6 519kg/hm~2),但两者之间存在显著相关关系,两者相关系数的平方R2=0.70(n=50,p0.01)。通过与MODIS-GPP产品获得的冬小麦单产数据比较,基于VPM模型的模拟结果优于MODIS-GPP产品。[结论]基于VPM可快速、准确估算河南省空间尺度冬小麦单产,该方法具有较好的适用性。     

基于地块单元的冬小麦遥感估产方法研究

[目的]以高分时序遥感影像为基础数据源,结合土地承包经营权地块数据,对冬小麦遥感估产方法及其精度进行研究和分析。[方法]文章以河南省兰考县为研究区,采用2019年4―5月份的GF-1C和GF-6 2 m PMS遥感影像提取了研究区冬小麦种植空间分布,并在地块单元控制下对冬小麦种植面积进行了修正和精度验证。其最优提取结果的修正阈值为0.93,地块单元内冬小麦总体分类精度为95.66%,Kappa系数为0.89。利用3月7日至5月20日6期GF-1 WFV遥感影像序列NDVI和RVI与冬小麦种植地块单元数据进行空间统计,得出各冬小麦种植地块单元内NDVI和RVI均值,通过分析冬小麦测产地块单元内均值植被指数与产量间的敏感性,提出一种组合均值植被指数的冬小麦遥感估产模型构建方法,通过交叉验证法对不同的估产线性回归模型进行精度评价。[结果]由4个均值植被指数组合变量的多元线性回归模型为最佳,决定系数为0.922 0,预测误差为40.96 g/m~2,预测精度为93.13%。通过该模型得出兰考县冬小麦平均产量为6 047.25 kg/hm~2,较2017年河南省统计年鉴研究区冬小麦平均单产6 001 kg/hm~2有所提高,土地承包经营权地块内和地块外冬小麦总产量分别为2.76亿kg和4 650万kg。[结论]该方法实现了冬小麦估产结果以像元为单位向以地块单元为单位的转变,解决了模型构建时光谱信息与实测产量间对应问题,为利用国产高分卫星进行县域地块尺度遥感单产精准化估算提供了方法支撑。     

基于ACRM模型不同时期冬小麦LAI和叶绿素反演研究

通过冬小麦4个生育期不同长势冠层光谱观测数据,模拟HJ小卫星多光谱等效反射率;然后使用双层冠层反射率模型(ACRM)反演各生育期冬小麦LAI和叶绿素含量,分析HJ小卫星多光谱数据定量反演LAI和叶绿素含量的应用潜力以及ACRM模型在不同冬小麦生育期的LAI和叶绿素含量反演误差。将模型反演值与实测值对比分析发现:(1)LAI和叶绿素含量反演值与地面实测值有很高的相关性,应用HJ小卫星多光谱数据定量反演LAI和叶绿素有很大的应用潜力;(2)ACRM模型在不同生育期的冬小麦LAI和叶绿素含量反演误差存在差异。     

不同地域冬小麦叶片SPAD高光谱估算研究

叶绿素（SPAD）是重要的植被生物参量。针对传统的SPAD监测方法效率低的问题,该研究探讨 了利用高光谱遥感技术构建SPAD估算模型,实现大范围的冬小麦叶绿素快速无损检测和预测。首先,选 取我国江汉平原的湖北省潜江市后湖管理区和黄淮海平原的山东省济南市长清区作为研究区域,分别采集 冬小麦生育期的冠层反射光谱和倒二叶片SPAD数据。方差分析发现,两个地区冬小麦SPAD在各生育期 存在显著差异。之后,选取和计算RVI、DVI、NDVI和GRVI四种植被指数,利用回归模型建立了不同地 区的冬小麦叶片SPAD测算模型。模型精度检验表明,NDVI估算模型对两个样区的冬小麦叶片SPAD的总 体估算效果较好,满足精度要求,可以应用于大区域的SPAD遥感估测。该研究结果可以为不同区域大面 积的作物SPAD遥感监测提供技术和方法。     

基于GF-1 PMS影像的柠檬种植面积估算

为应用国产高空间分辨率影像快速、准确估算丘陵区柠檬种植面积,文章基于GF-1 PMS影像使用不同数据预处理及分类法估算柠檬种植面积。通过对影像进行大气校正、数据融合、滤波等处理,分别得到光谱反射率数据、融合影像和纹理特征数据(分辨率分别为8m、2m、2m)。通过可分离性分析,发现荒草地和未成林柠檬的可分性最差,二者在光谱反射率数据、融合影像和纹理图像中的可分性数值均小于1.8,是影响柠檬分类精度的主要因素。基于最大似然法的分类精度评价结果显示,纹理图像数据估算精度好于8m分辨率的多光谱反射率数据和2m分辨率的融合图像,适当的影像预处理有助于提高监督分类精度。对比基于最大似然法的精度,基于面向对象法的柠檬面积估算精度达95.09%,高于监督分类法的,使用GF-1 PMS影像估算柠檬面积最优方法为面向对象法。该研究为应用国产高分辨率遥感数据快速、准确估算丘陵地区果树种植面积提供了相关参考。     

基于无人机遥感可见光影像的农作物分类

[目的]无人机遥感具有高空间、高时间分辨率的优点,并可同时获得光谱和空间信息,因此在农作物分类中备受研究者的青睐。与侧重于从高分辨率RGB图像中提取纹理特征的分类方法不同,文章重点研究如何利用作物在光谱和空间维度上的联合特征尤其是作物高程特征,以实现农作物精细分类。[方法]首先,我们进行研究区域选择和地面实际情况调查,用无人机遥感系统进行可见光影像采集;其次,确定研究区域内农作物分类类别,分别对可见光遥感影像进行可见光植被指数计算及纹理滤波;针对数字表面模型(DSM)数据特点,对两期DSM数据进行差值处理,获得差异数字表面模型数据(DDSM),提取作物高度信息,并根据农作物冠层特性对差异数字表面模型进行滤波处理;最后,进行特征优选及组合,使用SVM方法进行农作物分类。[结果]确定最优分类特征为RGB、红波段对比度、绿波段二阶矩、蓝波段方差、DDSM、DDSM方差、DDSM对比度,分类精度由71.86%提高到92.30%,验证了由DSM影像提取的空间特征可以提高农作物分类精度。[结论]该研究探索了一种基于可见光及空间联合特征的农作物精细分类方法,方法简单可行,设备成本低,在基于无人机低空遥感的样方调查领域中有较大的应用前景。     

无人机高光谱遥感数据在冬小麦叶面积指数反演中的应用

[目的]无人机高光谱遥感是获取田间尺度作物生长参数的新型手段,如叶面积指数(leaf area index,LAI)的无人机快速观测对作物生长监测具有重要意义。[方法]研究以河北省衡水市冬小麦为研究对象,利用以多旋翼无人机为平台搭载Cubert UHD185成像高光谱传感器获取了冬小麦乳熟期的无人机高光谱影像数据;在无人机飞行的冬小麦试验田,利用LAI 2200进行了同步观测试验。该研究利用植被辐射传输模型PROSAIL模拟小麦冠层反射率数据,进而模拟9种植被指数(RVI,NDVI,EVI2,OSAVI,MSAVI2,TCARI/OSAVI,RENDVI(red edge NDVI),MSI,S2REP)。将模拟的植被指数与LAI进行相关性分析,分别构建LAI反演模型并通过拟合效果选择最优的反演模型。然后基于LAI最优反演模型利用无人机高光谱遥感数据反演冬小麦乳熟期的LAI。最后利用地面实测LAI数据对反演结果进行了验证。[结果]9种植被指数中包含红边波段的RENDVI和S2REP与LAI具有高度相关性,而且消除了在小麦LAI高值区时其他植被指数对LAI饱和的问题。基于RENDVI指数模型模拟的LAI与模型模拟的LAI之间RMSE为0.51,无人机高光谱数据LAI反演结果与地面实测值高度拟合(R2=0.83,RMSE=0.16,NRMSE=10%,n=25,P0.001),因此RENDVI是用于估算LAI的较理想的植被指数。[结论]无人机高光谱是获取小麦LAI的有效手段,该研究为利用无人机高光谱数据监测作物生理生态参数提供了参考。     

基于无人机样方事后分层的作物面积估算

无人机是开展野外调查的一种新型、有效的手段,能够及时、准确地获取地面调查样方信息,为作物面积遥感估算提供精准的样方数据。研究针对无人机抽样调查的样方特点,提出了适合于无人机样方的多层次事后分层指标(多层次-异质性指标、多层次-面积规模指标)。将这些指标分别用于事后分层抽样,估算冬小麦面积。并根据变异系数(coefficient of variance,CV)对其抽样效率进行评价。多层次指标是将多种分层指标分层结果叠加形成的,能够充分反映作物种植空间分布特征、空间异质性及种植规模,可以保证作物种植面积遥感估算的精度。以河南省冬小麦面积估算为例,在冬小麦空间分布空间范围,建立300m×300m抽样框格网,作为抽样基本单元。分别利用实验设计的多层次-面积规模指标、多层次-异质性指标、面积规模指标、异质性指标计算各抽样基本单元的对应指标值。按照累计平方根法计算不同分层指标下的分层界限值。最后进行事后分层估计,计算分层效率,对分层结果与分层效率进行对比分析。计算得到以上4种分层方法的变异系数分别为1.85%、1.41%、2.16%、1.55%。结果表明,结合无人机抽样调查,利用多层次指标法进行分层,各层内作物均质性较好,能够提高农作物面积估算的精度;此外,异质性指标较面积规模指标更能提高分层的层内作物均质性与农作物面积估算精度。     

基于MODIS EVI时间序列的冬小麦长势监测

该文探讨了MODIS EVI序列与作物生长过程的互动规律,利用EVI序列分析影响冬小麦生长过程的气象因素。结果显示,冬小麦抽穗期EVI值及冬小麦返青期至收获期EVI积分值与作物产量之间有很好的相关性。冬小麦抽穗期EVI值与冬小麦产量的相关性体现了作物营养生长阶段的发育状况,可以利用抽穗期作物EVI早期预测作物产量;EVI曲线的积分值能综合反映作物整个生长发育过程,可以根据这一规律对农作物产量进行估算。冬小麦生育期内EVI均值与平均温度、降水量、日照时数相关性分析结果显示,温度和降水是冬小麦生长的主要限制因子,其中温度起主导作用。     

基于ACRM辐射传输模型的植被叶面积指数遥感反演

研究应用ACRM冠层辐射传输模型和MODIS地表反射率数据反演了河北衡水地区3月初至5月初植被叶面积指数,并分析了其时空分布变化特征。研究时段为冬小麦返青期至成熟期,LAI反演结果与当地冬小麦时空分布特征较为吻合。研究结果显示,基于ACRM冠层辐射传输模型反演植被生化变量具有很大的应用潜力。     

基于土地利用的北京市农业生态服务价值评估研究

近年来,随着经济社会加速发展与新农村建设的不断深入,在北京这样的大都市中农业的生产功能逐渐被弱化,农业的生态功能越来越凸显重要作用,估算农业的生态服务价值逐渐成为学术界研究的热点。目前国内主要是参照谢高地提出的中国陆地生态系统单位面积服务功能价值表,即用全国生态系统的平均服务价值来估算不同区域的农业生态服务价值,这与北京的社会发展水平、城市定位及都市型现代农业的功能定位是不符合的,因此是不太恰当的。文章以北京农业生态服务价值评估为研究目标,在全国生态系统服务价值评估体系的基础上,对北京市300多位具有相关专业背景的学者进行问卷调查,对中国生态系统单位面积生态服务价值当量表进行有依据的修改,制定出更适合北京区域的不同土地利用类型生态系统服务评估单价体系,并以此表为依据测算了2013年北京农业生态服务价值的理论值与现实值。研究发现北京的农业生态服务价值十分巨大,文章提供了一种更符合北京生态系统状况与经济发展水平的农业生态服务价值评估方法,可以用于已知土地利用面积的农业生态服务价值估算,能够在较短时间内获得较为精确的结果。     

湖泊水上农业试验研究

我国910万hm2天然湖泊中,85%的湖泊出现了不同程度的富营养化。富营养化是由于湖泊中氮、磷等营养元素过度富集而导致水生生态失衡的异常现象,从环境角度看,这是一种灾害;但从资源角度看,却是一种不可多得的农业资源。该研究利用“生物浮岛”技术,在武汉沙湖进行了湖泊循环农业的试验,将30种陆生和湿生植物利用“生物浮岛”技术,通过“水上花园”、“水上菜园”、“水上草原”、“水上稻田”等农业形式转移到水面栽培。试验表明,27种植物生长良好,植物产量高于陆地,而且重金属和亚硝酸盐含量均远低于国家食品安全标准,可以作为绿色食品或安全饲料进入市场。生物浮岛水上农业可以变“污染”为“资源”,实现农业与环保双赢,具有很大的推广价值。     

矿业权价值评估参数值选取

文章认为，正确选取参数值对矿业权价值评估合理与否意义重大。文章分析了影响矿业权价值评估因素特征，对如何科学、合理选取可靠的参数值进行较为详细地阐述。     

GIS支持下城镇土地定级研究  ———以河北省高阳县为例

城镇土地定级是对影响城镇土地质量的各种经济、社会、自然因素进行综合分析,按评价值划分土地级。在全面收集影响高阳县城区土地级别因素资料的基础上,应用MAPGIS土地定级系统,编绘高阳县城区土地定级因素图;再应用多因素综合评定法,根据影响因素的相似性和差异性初步评定城区各类用地级别;利用土地市场交易资料测算和专家评议等多种方法相互验证、相互补充,最终确定土地级别。     

甘孜州农牧区县域发展水平综合评价与特征分析

[目的]对甘孜州各县市的发展状况进行研究探讨,为区域可持续发展策略的制定实施提供科学依据,对提升县域发展水平和发展质量具有重要意义。[方法]建立涵盖经济、社会、资源环境三大模块共计24项指标的评价体系,选取发展较快的2007—2014年为研究时段,运用极差法、改进熵值法、耦合协调度模型与GIS工具,对甘孜州各县市的发展水平进行综合评价与分析。[结果](1)全州综合发展水平指数平均值为0. 500 8,发展水平整体较低,其中康定市得分最高,石渠县最低,县市之间呈现两级分化。(2) 2007—2014年全州综合发展指数平均增幅0. 262 6,年均增速13. 77%,所有县市均处于上升过程,但县市之间增速不一,发展差距逐步扩大。(3)全州发展协调度平均值为0. 390 5,协调度较低,各县市均处于轻度失调或濒临失调水平。(4)发展水平、活力、协调度较高县市均集聚于州东部和南部,尤以东路片区最为典型。[结论]下一阶段需依据各县市实际,立足优势,制定实施合理的发展规划,缩小区域差异,提升综合发展水平。     

基于公众参与的耕地资源非市场价值认知研究  ———以浙江省温岭市为例

我国耕地资源逐年减少,人地矛盾日益尖锐,根本原因在于人们忽略耕地资源的非市场价值。文章通过对浙江省温岭市694户居民家庭进行随机抽样调查,从耕地资源功能和环境资源价值两个角度,分析公众对耕地资源非市场价值的认知程度;从耕地资源破坏、耕地保护责任与目的、耕地补偿标准等方面,分析公众对耕地资源现状及其保护的认知程度。研究表明,公众的耕地保护意识不断增强,但对耕地资源非市场价值的认知仍存在不足和误区;城市居民的认知程度明显高于农村居民。通过二项Logistic回归分析发现文化程度、职业和是否参加过环保活动是影响公众对耕地资源非市场价值认知水平的主要因素。因此,加强对耕地资源非市场价值的宣传力度和环保教育是提高公众对耕地资源非市场价值认知程度的首要任务。此外,还应通过完善耕地补偿机制,对农民的耕地保护行为进行补贴等方式来提高农民保护耕地的积极性。     

农业产业集聚对农业经济增长的影响研究基于苹果产业的实证分析

目的 苹果是我国第一大水果,苹果产业对主产区的农业经济增长贡献较大。研究苹果产业集聚对苹果产业经济增长的影响以及相关的各生产要素对苹果产业经济增长的贡献,这对苹果产业的健康发展具有指导意义。方法 文章以我国七大主产区的苹果产业为研究对象,以产业集聚理论为支撑,基于2001—2018年该区面板数据,用C-D生产函数构建了主产区的苹果产业经济增长模型,实证分析了主产区的苹果产业集聚对苹果产业经济增长的影响。结果 （1）区位熵对苹果产值的弹性为0.396,表明苹果产业集聚对苹果产业经济增长的影响较大;（2）各种生产要素中资本投入对苹果产值的弹性最大,达到0.827,体现了苹果产业的高投入特点;（3）技术溢出对苹果产值的弹性最小,为0.336,表明技术对苹果生产的作用尚未充分发挥出来。（4）劳动力对苹果产值的弹性为负值,表明随着产业的发展,果农逐渐用资本等要素替代劳动力。结论 苹果产业集聚增加了集聚地各种生产要素的供给,促进了集聚地种植业生产结构的升级和苹果生产技术的传播推广,推动了集聚地苹果产业的经济增长。     

基于GIS技术的基本农田划定研究  ———以重庆市黔江区金溪镇为例

基本农田的划定是土地利用总体规划中一个极其重要的环节,将高质量的耕地划入基本农田,是土地利用规划的基本要求。作者结合编制重庆市黔江区金溪镇土地利用总体规划实践,运用GIS技术和相关评价体系,通过对耕地图斑的"评分"、"排序",对土地利用总体规划中基本农田的划定方法进行探讨和研究,并依据得出的决策模型划定金溪镇基本农田保护面积共1 586.59hm2,在数量和质量上均已达到上级规划下达的指标,为促使土地利用规划工作更加高效和深入的展开做好基础工作,也为西南丘陵山区土地利用总体规划中基本农田的划定提供参考和借鉴。     

我国国土资源规划体系研究

文章分析了我国国土资源规划管理的现状，对建立市场经济条件下的国土资源规划体系、国土资源规划体系中各类规划的相互关系、作用以及国土资源管理与国土资源规划之间的关系进行了较为详细地阐述。