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。     

干旱区盐渍化农田景观格局特征分析

干旱区农田土壤盐渍化问题突出且日趋严重,已成为制约绿洲农业发展的主要障碍之一。以玛纳斯县为研究区,运用景观生态学方法和GIS技术,选取相关景观格局指数,对农田盐渍化景观格局及土壤盐渍化程度与景观格局关系进行定量分析。结果表明:(1)研究区以轻度盐渍化农田为主,农田土壤盐分在水平方向的变异程度随着深度的增加而降低,总体来看,农田斑块形状较规则、简单且面积变化幅度较大。(2)类型水平土壤盐渍化程度对农田斑块面积影响显著,随着土壤盐渍化程度增加而农田斑块面积减小。盐渍化程度对类型斑块间距离影响明显,轻度盐渍化程度农田斑块呈集中分布,而其它类型类型斑块间距离较大,相对分散分布。(3)斑块水平土壤深度(0~100cm)范围内,土壤含盐量与农田斑块形状、面积和邻近斑块数关系密切。盐渍化农田盐渍化程度愈重,其农田斑块形状愈复杂,农田斑块面积愈小,农田斑块邻近斑块数愈少。中层盐渍化程度对农田斑块形状和面积影响相对较大,底层盐渍化程度对农田斑块集中连片分布特征影响较大。     

粮食产量空间化中4种误差修正方法的对比与分析

[目的]空间化作为一种常用的地学数据处理方法,必然会存在一定的误差,而对空间化结果进行误差修正,可以降低空间化误差。[方法]文章以2005年粮食产量空间化为例,以各地市不同农田类型(水田、水浇地、旱地)面积数据为自变量,以各地市粮食产量统计数据为因变量,进行多元线性回归分析建模。在具体建模时,令常数项为0,将全国分为7个区,各区分别建立回归方程。然后分别利用4种误差修正方法对空间化初步结果进行修正。选取4种误差评价因子,对修正前后的空间化结果的精度进行对比和分析。[结果](1)均值法不能被用于修正空间化初步结果;(2)比例系数法、权重系数法Ⅰ(不同农田类型同一权重)和权重系数法Ⅱ(不同农田类型不同权重)3种方法都可以被用于修正空间化初步结果;(3)利用权重系数法Ⅰ修正后的空间化结果的精度最高,比例系数法次之,权重系数法Ⅱ最差。[结论]误差修正方法对提高空间化精度具有重要影响。该研究虽以粮食产量空间化为例,但所得结论同样适用于其他社会经济统计数据的空间化研究,对以后统计型数据空间化研究具有一定的参考价值和指导作用。     

农用地土壤重金属空间变异及合理采样数确定

［目的］通过对土壤重金属含量的空间分布和和合理采样数量研究，可为农用地土壤环境质量调查提供帮助。［方法］在江苏省宜兴市农用地共布设1 139个采样点，测定了土壤重金属As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的含量，利用经典统计法和地统计分析对土壤重金属的空间变异性进行了研究，并采用克里格法（Kriging）确定土壤重金属合理采样数目，相比于普通克里格法（Ordinary Kriging），协克里格法（Co-Kriging）插值利用与目标变量相关性较好的辅助变量，可以更合理地确定采样数量。［结果］县域尺度研究区土壤中6种重金属元素空间变异系数范围为3066％～12537％，其变异系数由大至小为Cd>Cu>Hg>Pb>Zn>As，且这些土壤重金属均在一定范围内存在中等空间自相关，空间相关距排列为Cu=Pb>Cd>As>Hg>Zn； 6种土壤重金属与Fe2O3、OM间相关性极显著，且土壤Zn和Cd与土壤pH间相关性极显著，以此作为协同克里格插值的基础。为保证土壤重金属协同克里格的插值精度，土壤Cd的合理的采样点数量应该在1 139个以上，土壤As、Cu、Hg、Pb、Zn可减少至1 025个。［结论］研究可为县域尺度农用地土壤重金属空间变异和采样调查研究提供参考，为制定农用地重金属防治决策提供科学依据。     

高分1号冬小麦解译面积核算方法研究

[目的]以高分1号(GF-1)融合2m卫星遥感影像为基础数据源,结合土地利用现状数据、高分多源遥感影像和地面样方等数据,对冬小麦分类提取中存在的面积误差问题进行研究和分析。[方法]文章以河南省永城市为研究区,在冬小麦提取结果聚类处理基础上,基于线性地物缓冲区数据,采用GIS空间运算实现线性地物面积扣除,接着分析了样方数据和土地利用现状数据再扣除零星地物面积比例上的差异,并采用样方零星地物平均扣除系数对全市各乡镇耕地与非耕地中冬小麦提取面积进行了相关统计和误差分析。[结果]永城市冬小麦最终解译面积11. 29万hm~2,其中线性地物和零星地物扣除面积分别为6 613. 08hm~2和3 875. 22hm~2,占研究区冬小麦解译面积的5. 86%和3. 32%,与统计上报数据相比,其处理前后误差由14. 12%降低至4. 41%,有效地提高冬小麦提取面积精度。[结论]误差来源分析与修正对冬小麦解译面积核算精度具有重要影响,该研究为县级区域尺度下冬小麦面积提取核算提供了思路和借鉴。     

基于回归克立格法的土地整治项目区高精度DEM构建研究

精确的数字高程模型(DEM)对于土地整治规划设计中的土方工程量的计算以及投资估(概)算的准确性等至关重要。针对由于存在地形趋势引起地统计方法在DEM建模中无法拟合半方差函数模型的问题,本研究以江西省宜丰县土地整治工程项目区为例,研究采用回归克立格方法去除地形空间趋势,构建项目区DEM。结果表明:最小二乘法去除的三次多项式趋势面解释了样点99.94%的方差;球状模型可较好的拟合残差的半方差函数模型,对该模型进行交叉检验表明,模型的平均预测误差、均方误差均较小;均方偏差比为1.045,接近理论最优值1。实测验证样本也进一步证明,回归克立格方法在地形建模方面的精度较高,且比传统的TIN方法有一定的提高。     

土地利用动态遥感监测面积精度评价方法

研究目的:研究土地利用遥感监测图斑面积精度的评价方法与评价指标,为逐年开展的国土资源大调查服务.研究方法:统计试验法,相对误差理论与误差传播定律的运用.研究结果:得出了误差分布规律,建立了评价指标,形成了系统化的变化监测空间采样与面积精度评价方法体系.研究结论:本文的方法简单实用有效.     

南方丘陵区土壤有机质空间插值模型及采样点密度对农用地分等精度的影响——以福建省龙海市为例

研究目的:分析南方丘陵区土壤有机质的采样点密度和空间插值模型对农用地分等精度的影响。研究方法:以福建龙海市为研究区,对设计的8种格网密度和6种结合不同类型信息的插值模型所得农用地分等结果进行比较研究。研究结果:(1)结合不同类型信息的克里格空间插值模型对于土壤有机质含量及农用地分等成果(自然质量等)具有显著差异,土壤有机质含量和农用地分等成果的精度与格网密度呈正相关。其中结合地貌和土壤信息的空间插值方法(KDMTR)对于农用地分等成果有最好的预测效果;(2)如果仅需考虑获取较高精度的土壤有机质含量信息时,按2 km×2 km的样点密度并结合KDMTR法进行空间插值,为最高效的样点布设和数据处理方式;(3)在开展县级农用地分等时,如果仅需考虑获取农用地分等结果时,土壤采样点密度对农用地分等精度影响较小,但结合不同类型信息的空间插值方法对农用地分等成果精度影响显著。采用KDMTR法并按3.5 km×3.5 km的格网密度布设土壤调查样点,为最高效的样点布设和空间插值模型。研究结论:南方丘陵区在开展县级农用地分等工作时,采用的空间插值模型对农用地分等成果的精度产生显著影响而土壤采样点布设的格网密度对农用地分等成果的精度影响较小。     

基于CNKI的中国土壤性状空间分布研究进展

基于CNKI 1990年1月1日至2022年1月1日关于“中国土壤性状空间分布”的4 207篇文献,以Bibexcel、Ucinet 6、Netdraw、SPSS等为数据分析和可视化工具,采用文献计量法,对中国土壤性状空间分布的发文量、高频关键词、研究主题及研究方法、研究对象及研究区域等内容进行系统分析。结果表明,（1）中国土壤性状空间分布的研究可划分为：1990-1999年平稳阶段,2000-2014年快速发展阶段,2015-2022年波动阶段。（2）从“空间分布”“空间变异”“土壤重金属”“污染评价”“影响因素”等高频关键词看,土壤重金属含量空间分布及影响因素、土壤重金属污染评价既是目前的研究主题,也是未来关注的热门话题。（3）从“空间分布”“地学统计”“空间分异”“GIS”等高频关键词看,基于地统计学和GIS技术支持的空间插值法是中国土壤性状空间分布研究的常用方法。（4）中国土壤性状空间分布研究的主要对象为农地土壤、城市土壤和黑土,研究区域主要集中在黄土高原、黄河三角洲和青藏高原。     

镉超标耕地的安全利用评价与优化配置方案

[目的]提出分不同pH、不同地类对重金属超标耕地安全利用评价思路,并以A镇为例探讨了以地类转换、作物调整、园艺措施或其他适当的修复措施以及农用地转为非农用地等措施为途径的优化配置方案。[方法]文章选用单因子污染指数评价法,分不同pH值、水田、旱地、菜地对重金属镉超标耕地进行安全利用评价,采用反距离加权插值法得到整个研究区镉含量空间分布图。基于安全利用评价结果及其空间分布特征,分不同pH值探讨了以地类转换、作物调整、园艺措施或其他适当的修复措施以及农用地转为非农用地等措施为途径的优化配置方案。[结果]通过进一步分析评价结果空间分布特征发现A镇土壤大部分无污染,其中镉严重污染的水田土壤面积大于旱地土壤面积,空间分布主要受当地人为活动影响。[结论]优化配置方案有效降低了镉超标耕地的相对污染程度和重金属对农产品安全的影响程度。     

Assessing impact of land uses on land salinization in the Yellow River Delta,China using an integrated and spatial statistical model

Intensification of agriculture and industry in salinized areas poses a risk of secondary salinization. Thus, comprehensive and spatially explicit assessments are needed to assist government in developing ecologically sound policies. Few assessments have comprehensively quantified the impacts of multiple anthropogenic activities on salinization as environmental interferences and salinity autocorrelation are largely neglected. This study tried to perform such an assessment by identifying the nature of human impacts on salinization from three aspects in the Yellow River Delta (YRD) of China. A versatile GIS-based spatial autoregression (SAR) was applied to nine selected explainable variables in six sub-region models. Sub-region model was verified as an effective tool of normalizing environmental interferences because more useful spatial information was provided compared to the whole region model. GIS-SAR model fit better and performed better in quantifying human activities, compared to the conventional ordinary least square regression (OLSR) model, as SAR can deal with spatial autocorrelation in soil salinity. Among the well-defined key determinants, oil exploitation and saline aquaculture were aggregative to salinization but only in originally highly saline sub-regions, such as coastal zone and Gleyic Solonchaks (coastal saline moisture soil) area. Two agricultural activities, crop plantation and fertilization, were mainly ameliorators in most sub-regions. The most effective salinization alleviation occurred in moderately saline sub-regions, such as floodplain and Salic Fluvisols (saline moisture soil) area, which benefitted from the development of agroforests and farm ponds. The SAR sub-region model is spatially explicit for spotting the hazardous areas and some suggestions were also provided for the policy makers.     

黄河三角洲生态环境脆弱性分析

以地处黄河口的垦利县为例。以1987年和2000年两期遥感影像为基本信息源提取景观空间结构信息。利用景观类型空间结构信息破碎度、分雏数、分离度和景观类型的敏感度、适宜度构建了景观类型脆弱度指数CEVI和生态环境脆弱度指数EVI;用连续覆盖全区的格网进行空间系统采样,使脆弱指数空间化,采用统计学方法对区域生态环境脆弱度插值生成了区域生态环境脆弱度分布图;研究区未利用地和盐荒地景观最脆弱。比较1987和2000年景观类型的脆弱度,旱田、水田、盐荒地和未利用地的CEVI指数减少,林草地、建设用地和水域景观类型的CEVI呈增长趋势;区域生态环境脆弱度的空间格局及其动态变化与黄河河道和海岸线成高度相关。黄河和海洋是生态环境脆弱度空间格局的主导控制因素。     

春玉米温度适宜度动态空间化方法研究

为了利用新数据、新方法提高温度适宜度指标在河套地区空间化精度,该研究利用区域站数据开展玉米温度适宜度动态空间化方法研究。首先对区域站逐小时气温数据进行质量控制,计算日平均气温并采用全局多项式插值法进行空间分布拟合;绘制河套地区玉米播种普期空间分布图,根据播种后日尺度的温度适宜度模型,利用GIS栅格计算功能获得最适温度、最高温度、最低温度等指标的空间分布;建立空间分析计算流程,利用GIS条件函数构造日尺度空间温度适宜度分段函数,实现逐日温度适宜度指标的空间化计算;采用常规气象站进行误差分析。结果表明:(1)日平均气温拟合结果与站点观测值温差0.69℃,平均相对误差3.91%,区域站点密集,日平均气温的全局多项式插值效果较好;(2)温度适宜度平均绝对误差0.08,平均相对误差0.41%;(3)利用Model Builder工具建立的播种后第i日温度适宜度指标自动处理流程,实现了复杂模型与数据的综合快速应用。综上,区域站数据在实现玉米温度适宜度动态空间化方面具有较高的业务应用价值。     

苏北沿故黄河地区乡村聚落的格局特征与类型划分

运用RS和GIS技术以及景观分析方法,以苏北沿故黄河地区乡村聚落为研究对象,选取斑块个数、平均斑块面积、最大斑块数等空间韵律指数,利用空间插值从乡村聚落规模、用地、分布和形状四个方面分析了苏北沿故黄河地区乡村聚落的格局特征,并以空间韵律指数为变量,运用聚类分析方法,将沿故黄河地区乡村聚落划分为四种典型的类型.     

内蒙古河套平原盐碱化土壤改良分区特点与对策

[目的]综合区划是进行盐碱地分类改良与利用的基础,对改善生态环境、合理利用土壤资源和支撑农业经济发展具有重要作用。[方法]基于河套平原地貌类型(山地、冲洪积平原、沙漠等),考虑盐碱土形成特点、灌区水利现状及改良方向等,并参考区域内7.2万hm~2耕地(共采集5 399个土壤样品)土壤背景值,根据科学性、适用性、可推广性、可操作性等相关原则进行了河套平原盐碱化土壤综合改良分区和相应改良对策制定。[结果]将河套平原盐碱化土壤改良划分为6个一级区和13个亚区。一级区包括河套倾斜平原灌淤土土壤盐碱化改良区、黄河—引黄总干(二黄河)两河间平地盐碱化土壤改良区、乌加河排水总干沟北侧黄灌盐碱化土壤改良区、河套平原北部狼山南侧洪积冲积平原盐碱化土壤改良区、乌拉山—黄河之间三湖河盐碱化土壤改良区、乌兰布和沙漠东边缘绿洲盐碱化土壤改良区。[结论]将河套平原盐碱地改良治理与利用有机结合,科学划定了分区,并在综合考虑区域水盐平衡基础上,明确了各亚区黄河水和井水配合利用、地下水位调控、改良措施组合的综合改良对策和利用方向,为河套平原盐碱化土壤分区改良提供了依据。     

黄河三角洲地区耕地后备资源开发利用分析探讨

本文根据黄河三角洲地区的耕地后备资源的现状、分布、总量构成及特点，依据适宜性评价原则进行分析研究提出在保护生态环境的前提条件下，探索黄河三角洲地区耕地后备资源的开发以及土地资源的可持续利用。     

黄河流域土地利用转型图谱特征

研究目的:分析黄河流域土地利用转型时空特征,为开展流域国土空间规划编制、推动流域生态保护和高质量发展提供基础依据。研究方法:地学信息图谱分析、涨落势图谱分析。研究结果:(1)1990—2018年黄河流域主要土地利用类型是草地和未利用地,草地和城乡建设用地面积呈增加趋势,年均变化率分别为0.04%和2.49%;耕地和未利用地面积减少,年均变化率分别为0.15%和0.17%。(2)土地利用转型图谱单元以草地与未利用地、耕地和林地之间的相互转换为主,广泛分布在除阿拉善中部以外的黄河流域上、中游地区,空间分布较集中;其次是耕地与城乡建设用地的相互转换,主要分布在甘肃省中部、宁夏回族自治区、陕西省榆林市西北部、内蒙古自治区巴彦淖尔市南部以及黄河入海口附近,空间分布集中;(3)两个时序单元内,土地利用涨落势图谱中面积变化最大的均为草地,且上、中、下游地区涨落势图谱存在显著差异。研究结论:研究结果较清晰地展示了黄河流域土地利用转型时空演变特征,能为摸清转型规律、开展国土空间规划等提供依据。     

全国特色小镇空间分布特征及影响因素

[目的]建设特色小镇是我国小城镇发展进入新阶段的重要战略,有必要从全国尺度上研究其空间分布特征,为小城镇空间体系空间布局优化提供科学依据。[方法]通过空间分析和计量分析等方法,研究了住房城乡建设部认定的全国特色小镇的空间分布特征。[结果]各省经济发展与特色小镇培育与存在省际差异,上海等4省市地方经济发展与特色小镇培育共进,宁夏等5省区特色小镇培育领先于地方经济发展。特色小镇的空间分布较均衡,体现出"整体分散、局部集中"的特征,区域间均衡性低于省际间均衡性。长三角城市群、长江中游城市群和京津冀城市群的特色小镇数量最多,中原城市群、哈长城市群和北部湾城市群的特色小镇数量占比明显滞后于区域内人口占比。从文化地理区划角度,吴越、荆湘和岭南文化副区的特色小镇数量最多。自然生态要素上,低海拔平原区域特色小镇最多;71.2%的小镇与自然水体临近;国家重点生态功能区内的特色小镇数量相对偏低。[结论]省级行政区划下的特色小镇分布均衡性较高,同时也与经济发展、文化沉淀和生态功能等因素密切相关。