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。     

灌溉耕地空间分布制图研究进展

[目的]灌溉耕地空间分布是管理水资源、指导农业生产和监控环境变化的基础数据,遥感是获取灌溉耕地空间分布的重要手段。科学总结有关区域灌溉耕地空间分布制图的研究进展,可为遥感在该领域的应用研究提供参考。[方法]文章全面收集近年来国内外利用遥感提取灌溉耕地的文献资料,系统分析了灌溉耕地制图的特征选择和主要技术方法,并展望了未来的发展方向。[结果]从分类特征的角度看,气候、生产方式和设施等农业相关地域条件是灌溉耕地制图的必要参考;灌溉引起的水分或植被生长状况差异是主要依据;引入参量的时序变化特征或新的特征参量是对单一影像信息不完善的有效补充。从分类方法的角度看,不同分类方法多局限于局地或区域尺度,规则普适性不高,真值数据收集困难,难以适应大尺度下多样的地域条件,导致无法高效及时地生产更新相应规模且合适分辨率的产品,大区域灌溉制图的主要方式仍依赖空间分配模型。[结论]未来发展而言,自动分类技术和遥感影像资源的丰富已为高效生产灌溉分布地图提供了基础条件,整合数据资源、挖掘特征参量和优化分类方法等3个方面应是未来的主要发展方向。     

基于纹理特征与MODIS NDVI时间序列的耕地面积提取研究

[目的]耕地是粮食安全的重要前提与保障,通过对MODIS时间序列数据的特征分析和提取,讨论了在大尺度条件下的耕地面积提取的可行方法,以期为当地合理利用耕地资源进行农业生产规划与布局提供参考。[方法]文章以呼伦贝尔市为研究区域,选择MOD13Q1为数据源,采用Savizky-Golay滤波方法对MODIS-NDVI时间序列进行滤波处理,并分析各地物间的时间变化特征,最后结合纹理特征信息进行CART决策树分类的结果比较。[结果](1) MODIS-NDVI时间序列能较好的区分不同的土地利用类型;(2) Savizky-Golay滤波降噪能够明显提高分类精度;(3)纹理特征的加入进一步反映地物间差异性;(4)该方法的总体分类精度为83. 72%,Kappa系数为0. 789,其中耕地的提取准确度为86. 33%。[结论]纹理特征使数据像元间的灰度相关性更加丰富,并通过提高像元之间的差异改善结果的精度。该文结果为进一步利用MODIS数据进行土地利用信息与农业资源调查提取提出了新思路。     

基于全极化SAR与多光谱的喀斯特山区农村林地提取

[目的]为加快推动贵州省"互联网+"林业建设,打破贵州喀斯特高原山区遥感监测瓶颈,选取了空间分辨率8m的Radarsat-2全极化SAR数据与空间分辨率6m的SPOT 6多光谱影像作为数据源,探究微波与光学遥感结合在喀斯特山区农村地区的林地提取技术。[方法]首先采用ENVI SARscape与NEST软件对SAR图像预处理。将Radarsat-2全极化数据与SPOT 6标准假彩色影像进行HSV融合。计算融合图像的平均梯度、信息熵、标准差与均值,评价出最优融合效果的极化方式。基于K均值(K-means)与最大期望(EM聚类)聚类算法分割图像,选择合适的算法,基于聚类分割的阈值进行面向对象的林地分类。最后,基于像素的混淆矩阵精度评价,结合贵州省林业厅调查数据、野外样方和航拍图,建立参考样本评价分类结果。[结果](1)融合之后,目视解译出林地边缘明显但较粗糙;对于在林地中小面积建筑物、农田中的较分散的林地小图斑能够识别,但边缘粗糙;有林地和灌木林地在色调上区分明显;在融合后的明度图中的灌木林地有明度较大的像元,此类像元为石旮旯地。(2)通过定量分析,融合之后的影像较SAR和光学数据信息量大。同极化平均梯度大于交叉极化,HH极化方式下各指标最大。图像EM聚类分割比K-means聚类更加细化。EM聚类图像的特征区分明显;(3)研究分类出了有林地、灌木林地和其他林地。面向对象的林地分类总体分类精度达到85.71%。[结论]研究将微波与光学遥感结合,为喀斯特山区中农村地区的林地提取提供新思路,与传统的林地监测相比,数据获取快捷,提高工作效率,精度准确。有助于通过遥感的手段解决地块破碎区域的林地提取问题,为提高多源遥感技术在喀斯特农村地区中的林地智能监测的能力提供借鉴。     

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。     

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RapidEye影像的石漠化区休耕地块监测

[目的]该文选取云南省石漠化地区2个休耕试点区为研究区,研究使用RapidEye多光谱影像监测地块休耕状况的方法,为休耕精准监测提供参考。[方法]获取2017年8月2日覆盖研究区的RapidEye影像,进行大气校正、图像配准,选取休耕区及周边地区的绿肥作物、水稻、玉米、烟草、光温棚、遮阳棚、林地及水体等典型地物,分析绿肥作物与其他地物的光谱差异及可分离性;对休耕区影像进行监督分类,获得分类结果,将分类结果二值化为休耕与其他地物,然后使用地块矢量数据与二值化结果进行相交统计,得到地块休耕面积及比例,最后以休耕比例判定地块是否进行休耕。[结果]绿肥作物与其他典型地物光谱差异明显,可分离性良好;验证结果表明,在石漠化休耕区使用RapidEye影像基于休耕比例判别地块休耕的监测方法总精度为98.89%,Kappa系数为0.9292,错分误差为0,漏分误差为1.19%;判别阈值对休耕地块错分或漏分有影响。[结论]具有红边波段的RapidEye影像可用于石漠化休耕区的精准监测。     

软硬结合分类方法提取特定地物信息*——以冬小麦为例

[目的]针对影像上纯净、混合像元共存的现象,文章结合硬分类方法和软分类方法各自的优势,提出了目标地物信息的软硬结合的分类方法。[方法]该方法将遥感影像划分为典型目标地物像元、非目标地物像元和混合目标地物像元3个部分。典型的目标地物像元和非目标地物像元,采用硬分类方法(ISODATA)聚类确定类型;混合目标地物像元采用非线性支撑向量回归混合像元分解模型,从目标地物端元光谱库和非目标地物端元光谱库中多次随机选择像元,进行目标地物不同丰度值的混合像元模拟,构建样本库进行支撑向量回归,提取出混合像元的目标地物丰度。该文以冬小麦为研究对象,选用2006年4月7日的TM影像,采用软硬结合的分类方法进行冬小麦识别。[结果]较传统的硬、软分类方法,软硬结合分类方法精度高,总体精度达到了90.2%;而软分类方法为86.6%,硬分类方法为81.6%。[结论]软硬结合的分类方法克服了硬分类方法对混合像元信息提取受到光谱不确定影响,也克服了软分类方法受到光谱异质性干扰的问题。该分类方法简便、易操作,适合单目标特定地物的信息提取。     

结合植被指数与作物高度反演冬小麦叶面积指数

[目的]叶面积指数LAI(Leaf Area Index)是反映作物长势的关键参数之一。目前,基于无人机影像进行LAI反演多注重影像光谱信息的应用,但是由于高分影像存在强烈的光谱异质性以及无法区分高密闭度植被垂直方向枝叶的光谱特征等不足,在反演作物LAI时,需要探讨作物高度等结构参数对LAI反演的影响。[方法]文章以冬小麦为例,将无人机影像的光谱信息与点云数据相结合,共同构建LAI反演模型,并与单利用光谱信息的一元线性LAI回归模型进行对比,探讨作物高度信息对LAI反演精度的影响。[结果](1)无人机影像获取的点云数据能有效反演作物高度,其决定系数R~2=0.61,均方根误差RMSE=0.02;(2)基于作物高度和植被指数Ⅵ(Vegetation Index)反演LAI的二元模型(Adjust R~2=0.38,Adjust RMSE=0.55)优于单用植被指数反演LAI的一元模型(Adjust R~2=0.29,Adjust RMSE=0.59),[结论]研究表明作物高度和光谱信息结合的反演模型能够提高作物LAI的反演精度,同时表明作物高度因子在LAI反演中具有重要的应用价值。     

城市LUCC时空格局对地表温度的影响效应研究 ——以广西柳州市为例

研究目的:定量分析中国西南典型重工业城市——柳州市的土地利用、地表温度时空演化特征以及不同土地利用类型对地表温度的联合影响效应。研究方法:利用1991年Landsat 5的TM影像和2013年Landsat 8的OLI/TIRS影像数据,通过遥感技术反演提取研究区归一化植被指数(NDVI)、归一化差异建筑指数(NDBI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)以及地表温度(LST)等遥感参数,基于遥感指数叠加分类法获取城市土地利用/覆盖(LUCC)信息。研究结果:(1)柳州市22年间LUCC变化剧烈,受人为因素影响强烈的地物类型为建筑用地、耕地和裸地。其中,建筑用地变化幅度最大,面积增加了126.71%,新增建筑用地主要源于城市中原有的耕地类型。(2)两期地表温度数据均显示,城市建筑用地的地表温度最高,水体的地表温度最低,建筑用地升温效果显著,是造成城市热岛效应的主要原因之一。(3)影响因子相关性与多元回归分析揭示,城市中各地物类型面积比与地表温度均具有一定的相关性,但差异性较大。其中,建筑用地、裸地与地表温度呈正相关,林地、水体与地表温度呈负相关。研究结论:城市各种LUCC类型的地表温度差异较大,水体和林地在缓解城市热岛效应方面作用十分显著,两者比较,水体的降温效果要优于林地。     

基于比值植被指数的建设用地覆盖变化研究

基于中巴资源卫星遥感影像数据,利用比值植被指数对徐州市2001年,2005年,2008年3年的建设用地覆盖情况进行提取,探究比值植被指数应用于建设用地提取的可行性。通过比较2001—2008年间建设用地变化情况,发现徐州建设用地覆盖呈增长趋势,2005—2008年较2001—2005年增速稍缓。结果表明,利用比值植被指数对遥感影像分析,可以快速地获取建设用地覆盖变化情况,为未来几年发展的预测与规划提供参考。     

2000—2018年西辽河流域植被覆盖度时空变化特征及影响因素研究

目的 研究“退耕还林”“退牧还草”及“镰刀弯”等生态政策实施以来西辽河流域植被覆盖时空变化趋势及驱动因素,探究各类驱动因子对区域植被覆盖的影响,为区域生态建设和环境保护提供参考。方法 文章采用像元二分模型,估算西辽河流域植被覆盖度,归纳了植被覆盖变化的驱动因素,利用一元线性回归和Pearson相关系数等方法,定性定量分析2000—2018年西辽河流域植被覆盖时空变化趋势及其与气候、地形、农村居民点分布和土地利用变化等驱动因子的响应关系。结果 19年来,西辽河流域植被覆盖度呈波动增加趋势。分区看,农区植被覆盖度最高,其次是半农半牧区,牧区植被覆盖度最低。全区植被覆盖空间变化趋势较为稳定,96.63%面积植被覆盖无明显变化,2.07%面积植被覆盖极显著改善,1.30%面积植被覆盖显著改善,基本无退化区域。结论 （1）植被覆盖度与降水、气温因子正向相关,降水对植被覆盖度的影响高于气温。（2）高程、坡度和农村居民点密度均与植被覆盖度正向相关,其中农区人类农业种植活动正向促进作用要大于生产建设活动的负向抑制作用。（3）林地和作物种植面积长势的增加促进了全区植被覆盖的改善。“退耕还林”和“镰刀弯”生态实施促进了全区植被覆盖的改善,但“退牧还草”生态工程效益有待提高。应注重区域植被覆盖变化监测与预警,充分发挥生态政策的积极导向作用,优化生态工程实施结构,提高生态脆弱区抵御风险能力。     

云南边境地区近3O年土地利用与覆盖变化研究

利用1976年的MSS、1995年的TM、2004年的TM三个时期遥感影像数据对云南边境地区的土地覆盖动态变化进行监测。选取了土地变化幅度、单一动态度、绝对动态度、综合动态度、土地综合利用程度和马尔柯夫模型六个指标，利用RS、GIS信息技术和数理统计方法，对云南边境地区土地利用的时空变化特征进行了分析。结果表明：土地覆盖主要以林地和裸地为主；土地覆盖变化幅度最显著的是建设用地和农田，而主导变化类型为林地和裸地；土地覆盖变化的主要方向是由林地向裸地和农田转化．     

基于马尔柯夫模型的酒泉市肃州区LUCC趋势预测

甘肃省酒泉市近年来经济发展迅速,但生态环境也遭到一定程度的破坏;拟通过对其土地利用和覆盖变化的研究,为环境保护与经济协调发展提供决策支持;依据肃州区1988～2000年土地利用变更调查数据,对该区域LUCC进行分析,确定了土地利用类型的转移概率矩阵,并用马尔柯夫链模型预测了该区LUCC趋势。结果表明,肃州区土地利用将呈现耕地、水域和建设用地增加,林地、草地和未利用土地减少的发展趋势。     

Dynamic land use and land cover changes and their effect on forest resources in a coastal village of Matemwe,Zanzibar, Tanzania

Recent land cover change estimates show overall decline of tropical forests at the regional and global scales caused by multiple social, cultural and economic factors. There is an overall concern on the prevailing land use practices, such as shifting cultivation and extraction of forest materials as agents of forests losses, but also new, emerging land uses are threatening tropical forests. Understanding of the long-term development and driving forces of forest changes are needed, especially at local levels where many decisions on forest policies and land uses are made. This paper addresses the importance of such information for improved estimates of forest dynamics by studying local level land cover and land use changes during the last 50–70 years in the Eastern African tropical island of Zanzibar, Tanzania. The paper discusses the role of traditional and new land uses mainly subsistence farming, tourism and government interference through tree planting, in the long-term development of the forests at the village level. The material for the study is gathered from the interpretation of archival maps and aerial photographs combined with contemporary digital aerial photographs. The analyses are based on the mapping, spatial sampling and spatio-temporal change trajectory analysis (LCTA) of forest land cover, forest land uses and settlement patterns with GIS and statistics. Six distinct forest land cover change trajectories were identified and these illustrate dynamic and heterogeneous nature of the forests. Closed forest cover has dominated throughout due to cyclical land use patterns, but over 70% of the land area has been continuously transforming between closed, semi-open and open land cover conditions. Land use turnover rates indicate that hardly any forest areas are left untouched from the forces, which remove and re-establish forest vegetation in the long run. Land cover and land use change trajectories are spatially fragmented in the studied landscape. Majority of forest loss-gain dynamics is caused by shifting cultivation, while forest losses are most dramatic along the coast, where traditional and new land uses meet and land uses pressures are highest. The study suggests that landscape change trajectory analyses, where contemporary and historical information on land uses and land cover changes are spatially linked, can provide valuable aspects into local level forest land use planning and management strategies. For the case study, the findings suggest the following key forest management strategies for consideration: (1) establishment of a protected forest/scrubland in participation with the local stakeholders, especially the farmers, (2) promotion of areas for permanent agricultural practices, while simultaneously introducing management controls in the traditional slash-and-burn farming areas, and (3) promoting new livelihood opportunities for the farmers, who have traditionally been dependent on forest resources, meanwhile introducing alternatives for fuel wood for cooking.     

内江市土地利用动态变化特征研究

根据内江市1997-2005 年土地利用详查和变更数据,运用数理统计方法研究该市土地利用动态变化特征,结果表明:土地利用数量总体上呈现耕地、未利用地、水域面积减小,而园地、林地、牧草地、建设用地面积增大的趋势;各区县土地利用变化区域差异明显,且变化幅度大于内江市土地利用变化平均幅度;全市除市中区土地利用处于调整期以外,其他区县土地利用均处于发展期;从土地利用空间格局变化来看,优势度指数逐渐增大,而多样性指数和均匀度指数逐渐减小,土地利用/覆盖的破碎程度呈现加强的趋势.     

论退耕的概念

结合国内外退耕实践,首先给出了退耕的广义概念———退耕即出于政治、经济、社会、生态等原因,将耕地停止耕种并将其转变为其他土地利用方式,进而从我国当前的实际出发,重点提出了狭义退耕,即生态退耕的概念,并从退耕的目的和出发点、耕地的概念、退耕对象的生态状况以及退耕中“退”字的含义等四个方面对生态退耕的概念进行了深入的分析。最后通过比较,认为Converting Cultivated Land back to Forest or Grassland,etc.是中文退耕较为准确的英文翻译。     

农户林地经营的效率和适度规模问题探究——基于福建集体林区农户调查分析

在福建农户林地经营数据分析基础上,用DEA模型对样本农户杉木林经营投入产出相关数据进行运算处理,测算农户林地经营的产出效率、纯技术效率和规模效率,分析评价不同经营规模的林地与农户经营投入产出效率之间的关系、农户间林地经营规模效应的形式,认为林地经营面积在3.33 hm~2~6.67 hm~2之间的中等户是能够充分发挥林地经营各要素的潜力,实现较高的林地产出,满足社会需求,并适应不同的经济发展水平,给农户带来合意经济回报激励的适度规模。     

Relationships between absenteeism,conservation group membership,and land management among family forest owners

Absentee landowners, or those who do not live on their forestland, own approximately 117 million acres of private forestland in the U.S. Thus, their land management decisions and activities influence the flow of forest-based goods and services. We explore the question of whether absentee family forest owners are less active land managers than resident landowners and whether membership in conservation organizations is associated with higher levels of land management activity by absentee owners. To examine these questions, we administered a mail survey to randomly-selected family forest landowners in Indiana. While we found some support for the contention that absentee owners are less active forestland managers than resident owners, we also found they are not necessarily inactive landowners. We found absentee owners were less likely to have: inspected their forestland for invasive plants, pulled or cut invasive plants, used herbicides to kill invasive plants, reduced fire hazard, or grazed livestock than resident owners. Absentee owners were more likely to be enrolled in the Indiana Classified Forest and Wildlands Program, a preferential forest property tax program. Absentee owners who are members of a conservation organization were more likely than absentee non-member owners to have undertaken a variety of land management activities, including: undertaking wildlife habitat improvement projects, inspecting their forestland for invasive plants, pulling or cutting invasive plants, enrolling in the Indiana Classified Forest and Wildlands program, and obtaining a management plan.