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基于卷积网络的沙漠腹地绿洲植物群落自动分类方法 预览
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作者 尼加提·卡斯木 师庆东 +2 位作者 刘素红 比拉力·依明 李浩 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期217-225,共9页
为解决沙漠腹地绿洲遥感图像植物群落背景较易混淆,仅用传统的基于像元光谱信息的图像处理方法未能充分利用其图像特征信息,使得提取效果不佳的问题,针对地物类内特征复杂、类间边界模糊的特点,以连续分布的区域为研究对象,提出了一种... 为解决沙漠腹地绿洲遥感图像植物群落背景较易混淆,仅用传统的基于像元光谱信息的图像处理方法未能充分利用其图像特征信息,使得提取效果不佳的问题,针对地物类内特征复杂、类间边界模糊的特点,以连续分布的区域为研究对象,提出了一种基于深度卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)的高分辨率遥感影像植物群落自动分类方法。切分无人机影像获得规则块图像,利用基于CNN的VGGNet和ResNet模型分别对块图像的特征进行抽象与学习,以自动获取更加深层抽象、更具代表性的图像块深层特征,从而实现对植物群落分布区域的提取,以原图像与结果图像叠加的形式输出植物群落自动分类结果。采用了不同梯度的样本数量作为训练样本,利用文中提出的方法分析了不同梯度的训练样本数量对自动分类结果的影响。实验结果表明,训练样本数量对分类精度具有明显的影响;提高其泛化能力后,ResNet50模型与VGG19模型的建模精度从86.00%、83.33%分别提升到92.56%、90.29%;ResNet50模型分类精度为83.53%~91.83%,而VGG19模型分类精度为80.97%~89.56%,与传统的监督分类方法比较,深度卷积网络明显提高了分类精度。分类结果表明,训练样本数量不低于200时,基于CNN的ResNet50模型表现出最佳的分类结果。 展开更多
关键词 沙漠腹地 植物群落 自动分类 CNN深度卷积网络 VGGNet模型 ResNet模型
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地理加权回归模型结合高光谱反演盐生植物叶片盐离子含量 预览
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作者 袁婕 张飞 +2 位作者 葛翔宇 郭婉臻 邓来飞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期115-124,共10页
快速、无损地估算盐生植物叶片盐离子含量在植物生长监测、耐盐植物筛选和土壤盐渍化监测等方面有实用价值。该研究以新疆艾比湖保护区内盐生植物为研究对象,通过分析植物叶片盐离子(K^+、Na^+、Ca^2+、Mg^2+)含量与冠层高光谱数据的光... 快速、无损地估算盐生植物叶片盐离子含量在植物生长监测、耐盐植物筛选和土壤盐渍化监测等方面有实用价值。该研究以新疆艾比湖保护区内盐生植物为研究对象,通过分析植物叶片盐离子(K^+、Na^+、Ca^2+、Mg^2+)含量与冠层高光谱数据的光谱变换和二维植被指数(比值型植被指数(ratio vegetation index,RVI)、差值型植被指数(difference vegetation index,DVI)、归一化型植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI))的相关性选取特征波段,构建基于地理加权回归模型(geographically weighted regression,GWR)的叶片盐离子含量估算模型,并与BP神经网络模型(back propagation neural network)进行对比,研究基于GWR模型估算干旱区盐生植物叶片盐离子的可行性。结果表明,选取特征波段集中表现在红及短波红外波段:K^+含量在反射率倒数的对数选取的红光区域内波段使用GWR估算效果最佳;Na^+的特征波段在光谱变换下集中于短波红外区域,二维植被指数集中在近红外、短波近红外及黄、橙、红区域,各种波段选取下GWR对Na^+的含量估算均有较好效果,但反射率对数的一阶估算效果最好;Ca^2+含量在反射率平方根的一阶微分下选取的短波红外波段通过GWR模型估算效果最好;Mg^2+含量在DVI选取的位于红光区域特征波段估算效果最佳,但使用GWR模型对Mg^2+的估算精度不及BP模型。分析基于GWR盐离子模型估算模型发现,含量较高的离子估算效果更好,K^+、Na^+的模型精度优于Ca^2+、Mg^2+。在使用GWR模型估算植物叶片盐离子含量时,特征波段均指向红及短波红外波段,符合植被光谱机理的响应。 展开更多
关键词 干旱 叶片 高光谱 GWR模型 盐生植物 盐离子
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渭-库绿洲土壤剖面盐分分布特征及驱动因子分析 预览
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作者 李艳菊 丁建丽 米热古力·艾尼瓦尔 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期58-65,共8页
[目的]监测渭-库绿洲土壤盐渍化的空间分布特征,探究驱动因子作用机理,对当地因地制宜进行土壤盐渍化调控。[方法]采用决策树、克里金插值和灰色关联度分析研究了渭-库绿洲土壤盐渍化的剖面分布特征,着重分析了样本点海拔、植被覆盖度... [目的]监测渭-库绿洲土壤盐渍化的空间分布特征,探究驱动因子作用机理,对当地因地制宜进行土壤盐渍化调控。[方法]采用决策树、克里金插值和灰色关联度分析研究了渭-库绿洲土壤盐渍化的剖面分布特征,着重分析了样本点海拔、植被覆盖度、地下水位、TW( I 地形湿度指数)、地下水矿化度5个驱动因子对土壤盐渍化的影响。[结果]①研究区表层土壤(0~10 cm)属于重度盐渍化土壤,10~20、20~40、40~60 cm各深度剖面土壤属于中度盐渍化土壤。土壤EC1:5有强的空间变异性,其分布格局受灌溉等人为驱动因素的影响较大。②绿洲内部(即耕作区)表层土壤属于非盐渍化区域,绿洲东部10~20、20~40、40~60cm土层有轻、中度的盐渍化现象。绿洲内部表层以下土壤盐分高于表层,绿洲存在潜在的盐渍化风险。耕作区外围绿洲-荒漠交错带区域各剖面层均属于盐渍化区域,随着剖面深度的增加,盐渍化程度在不断减弱。③样本点海拔、植被覆盖度、地下水位、TWI、地下水矿化度与土壤EC1:5的灰色关联度大小次序为:0~10 cm土层:地下水矿化度>TWI>样本点的海拔>植被覆盖度>地下水位;10~20、20~40 cm土层:地下水矿化度>样本点的海拔>TWI>植被覆盖度>地下水位。[结论]渭-库绿洲土壤盐渍化主要分布在绿洲-荒漠交错带区域,土壤盐分表聚强烈,地下水矿化度是造成该研究区土壤盐渍化问题的首要原因。 展开更多
关键词 土壤盐分 绿洲 决策树 克里金插值 灰色关联分析
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2001—2015年天山北坡植被覆盖对干旱的响应——基于土地利用/土地覆盖分析 预览
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作者 李艳菊 丁建丽 +1 位作者 张钧泳 武鹏飞 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第17期6206-6217,共12页
天山北坡生态系统脆弱,易受干旱影响,全球变暖和不合理的人类活动加剧了干旱的影响,评估植被覆盖对干旱的响应,为改善生态环境和减轻干旱影响提供科学参考。基于MODIS-NDVI遥感数据以及气象数据,计算了2001—2015年天山北坡多尺度标准... 天山北坡生态系统脆弱,易受干旱影响,全球变暖和不合理的人类活动加剧了干旱的影响,评估植被覆盖对干旱的响应,为改善生态环境和减轻干旱影响提供科学参考。基于MODIS-NDVI遥感数据以及气象数据,计算了2001—2015年天山北坡多尺度标准化降水蒸散发指数(SPEI)和植被覆盖度,总结出植被覆盖度与多尺度SPEI时空动态变化规律,从土地利用/土地覆盖(LUCC)的角度分析了植被覆盖度对气候干旱的响应。结果表明:(1)天山北坡绝大部分区域呈湿润状态,中部(石河子、呼图壁)、西北部(克拉玛依市)呈轻度干旱。3个月、6个月、12个月时间尺度SPEI均表现出干旱化增强的年际变化趋势;(2)天山北坡植被覆盖度整体上属中低覆盖,总体呈南高北低,天山山区、城市绿洲内部高的分布特点。2001—2015年天山北坡植被覆盖度变化总体呈下降趋势;(3)年尺度天山北坡植被覆盖度与SPEI整体呈正相关关系。不同土地利用/土地覆盖的植被覆盖度与12个月时间尺度SPEI(SPEI 12)的相关性不同,大小依次为:草地>未利用地>城乡用地>林地>水域>耕地;(4)季节尺度夏季和春季干旱对植被覆盖度的影响最明显,不同季节干旱对不同土地利用/土地覆盖植被覆盖度影响程度不同。 展开更多
关键词 天山北坡 植被覆盖度 标准化降水蒸散发指数 土地利用/土地覆盖
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新疆地区季节性融雪洪水模拟与预报研究 预览
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作者 杨金明 李诚志 +7 位作者 房世峰 赵求东 秦艳 刘永强 孙志群 孟现勇 刘洋 刘志辉 《新疆大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第1期80-88,共9页
新疆春季积雪融化极易引发融雪性洪水,给当地的农牧业生产和人民生活都带来严重影响和财产损失.融雪中包含复杂的水-热耦合过程,融雪水产流机制受冻土影响,融雪洪水模拟与预报十分复杂,一直是水文研究的难点.新疆大学刘志辉研究团队长... 新疆春季积雪融化极易引发融雪性洪水,给当地的农牧业生产和人民生活都带来严重影响和财产损失.融雪中包含复杂的水-热耦合过程,融雪水产流机制受冻土影响,融雪洪水模拟与预报十分复杂,一直是水文研究的难点.新疆大学刘志辉研究团队长期开展季节性融雪洪水模拟与预报研究,在积雪特性监测、冻土融雪水产流机制、分布式融雪径流模型以及融雪洪水预警等方面进行了深入研究.首次提出冻土条件下的融雪水的三个产流机制,即冻土未融化时的超渗产流、冻土部分融化时的饱和产流以及冻融期的交替产流;基于热量平衡和水量平衡研制出分布式融雪径流模型,耦合WRF(Weather Research and Forcasting model)模型实现融雪洪水预报;研制出新疆融雪洪水预警决策支持系统,实现融雪洪水预警系统的应用.研究成果有助于融雪洪水模拟的进一步研究,也为政府部门融雪洪水预警决策提供科学依据. 展开更多
关键词 季节性冻土 融雪产流机制 分布式融雪模型 融雪洪水预警 决策支持系统
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干旱区植物叶片识别研究 预览
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作者 王丹 郑江华 努尔巴依 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2019年第13期129-133,共5页
现有植物叶片识别方法都是基于扁平状叶片,而干旱区植物叶片多呈针叶,因此不适合干旱区植物叶片的识别,使得对于干旱区植物研究主要依靠专家识别,不利于对干旱区植物叶片的进一步研究。提出使用差异性值监督局部线性嵌入算法D-LLE,充分... 现有植物叶片识别方法都是基于扁平状叶片,而干旱区植物叶片多呈针叶,因此不适合干旱区植物叶片的识别,使得对于干旱区植物研究主要依靠专家识别,不利于对干旱区植物叶片的进一步研究。提出使用差异性值监督局部线性嵌入算法D-LLE,充分挖掘样本之间的类别信息,提高干旱区植物叶片的识别效率。首先利用金字塔梯度方向直方图(PHOG)的方法提取叶片图像特征,再使用PCA、LLE、WLLE、D-LLE等主流的降维算法,对提取的PHOG特征进行降维,最后建立支持向量机(SVM)的分类模型对植物叶片图像分类。经过这四种降维算法后的平均识别率分别为76.3%、85.3%、89.1%、95.5%;骆驼刺、苦豆子和沙枣的叶片正确识别率,相对其他植物叶片较低。通过实验证明了PHOG特征在植物叶片特征提取的可行性,使用D-LLE算法相比传统特征降维的算法具有更高的效率,且较适合于干旱区植物叶片的自动识别分类。 展开更多
关键词 金字塔梯度方向直方图 差异性值 支持向量机 干旱区植物叶片
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干旱区绿洲城市生态文明建设公众参与意识研究--以“一带一路”沿线城市乌鲁木齐为例 预览
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作者 王文娟 玉米提·哈力克 +2 位作者 塔依尔江·艾山 Radchenko Tatiana Alexandrovna 史磊 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第14期5070-5079,共10页
生态文明是人类文明发展的新阶段,其强调人与自然的协调发展。基于公众科学理论框架,采用模型模拟方法、实地问卷调查、多元回归方法,分析了乌鲁木齐居民参与城市生态文明建设的自我感知、满意程度、参与意愿,并构建了结构方程模型(SEM)... 生态文明是人类文明发展的新阶段,其强调人与自然的协调发展。基于公众科学理论框架,采用模型模拟方法、实地问卷调查、多元回归方法,分析了乌鲁木齐居民参与城市生态文明建设的自我感知、满意程度、参与意愿,并构建了结构方程模型(SEM),探讨了居民参与城市生态文明意愿的可行路径,分析了居民参与城市生态文明建设的意愿与其相关因素间的关系,揭示了居民参与城市生态文明建设主要限制因素。结果表明:(1)居民自我感知与城市生态文明建设参与意愿呈显著正相关,满意程度与参与意愿呈显著负相关;(2)45.36%的受访者表示非常愿意参与城市生态文明建设;(3)居民主体意识和支持度占比分别为72.92%、72.04%,生态认知、生态关注及参与信心占比分别为43.08%、64.33%和55.14%;(4)受访者对城市生态文明建设状况满意度的平均偏效应为2.32,各项满意度均值情况为:城市绿化状况(2.51)>政府环境信息公开程度(2.41)>城市空气状况(2.35)>城市垃圾处理与分类状况(1.99)。研究成果以期为建立和推进城市生态文明建设提供科学参考。 展开更多
关键词 生态文明 干旱区绿洲城市 结构方程模型 满意程度 公众参与
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基于优化光谱指数的新疆春小麦冠层叶绿素含量估算 预览
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作者 亚森江·喀哈尔 尼加提·卡斯木 +5 位作者 尼格拉·塔什甫拉提 张飞 茹克亚·萨吾提 阿不都艾尼·阿不里 师庆东 苏比努尔·居来提 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期225-232,共8页
为筛选可用于干旱半干旱区春小麦冠层叶绿素含量估算的高光谱植被指数,2017年通过测定春小麦关键生育时期冠层的田间高光谱与叶绿素含量,利用光谱指数波段优化算法分别计算400~1300nm光谱波段中不同波段两两组合的比值光谱指数(ration s... 为筛选可用于干旱半干旱区春小麦冠层叶绿素含量估算的高光谱植被指数,2017年通过测定春小麦关键生育时期冠层的田间高光谱与叶绿素含量,利用光谱指数波段优化算法分别计算400~1300nm光谱波段中不同波段两两组合的比值光谱指数(ration spectral index,RSI)、归一化光谱指数(normalized difference spectral index,NDSI)、叶绿素指数(chlorophyll index,CI)、简化光谱指数(CI/NDSI,NPDI),并将这些参数及其他17个不同高光谱植被指数分别与实测冠层叶绿素含量进行Pearson相关分析,通过变量重要性准则筛选最优光谱参数,使用偏最小二乘回归法建立冠层叶绿素含量的预测模型。结果表明:(1)RSIs、NDSIs、CIs和NPDIs与冠层叶绿素含量的相关性都优于前人研究中定义的17种高光谱植被指数,并且冠层叶绿素含量与NDSI(R849,R850)、RSI(R849,R850),CI(R849,R850)和NPDI(R849,R850)表现出强相关性。(2)用此4个优化光谱指数分别建模时,以CI(R849,R850)、CI(R539,R553)、CI(R540,R553)、CI(R536,R553)为自变量的X-3模型预测精度最高(r2=0.74,RMSE=0.272mg·g-1)。(3)结合4个优化光谱指数构建的组合模型预测精度,其r2=0.83,RMSE=0.187mg·g-1。 展开更多
关键词 春小麦 冠层叶绿素含量 优化光谱指数 组合模型
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基于分数阶微分的春小麦叶绿素含量高光谱估算 预览
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作者 茹克亚·萨吾提 阿不都艾尼·阿不里 +4 位作者 尼加提·卡斯木 李虎 吾木提·艾山江 亚森江·喀哈尔 李晓航 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期738-746,共9页
为提高农作物叶片叶绿素含量高光谱估算的准确度,以阜康农作物试验地为研究靶区,测定了165个采样点的春小麦叶片叶绿素含量和叶片光谱反射率,运用分数阶微分算法进行光谱预处理,最后运用偏最小二乘法(PLSR)建立叶绿素含量估算模型。结... 为提高农作物叶片叶绿素含量高光谱估算的准确度,以阜康农作物试验地为研究靶区,测定了165个采样点的春小麦叶片叶绿素含量和叶片光谱反射率,运用分数阶微分算法进行光谱预处理,最后运用偏最小二乘法(PLSR)建立叶绿素含量估算模型。结果表明,对数学变换(√R、lgR、1/lgR、1/R)的光谱及原始光谱(R)的数据进行0~2阶分数阶微分预处理时,通过0.01水平显著性检验的波段数量明显增加,且光谱数据经4种数学变换后均在1.2阶微分与小麦叶绿素含量有较高的相关性。1.2阶微分处理后,对叶绿素含量的敏感波段数量表现为√R>lg^R>1/R>1/lg^R>R。利用对数变换和1.2阶微分计算的植被指数(NDVI、DVI、RVI、MSR705、MSR670,800、CI)建立的PLSR模型的估算精度最优,其预测的相对误差、决定系数和平方根差分别为2.17、0.87和0.243mg·g^-1,可作为小麦叶片叶绿素含量的最佳估算模型,也说明对光谱数据进行数学转换和分数阶微分处理可显著提高春小麦叶绿素含量的估算精度。 展开更多
关键词 高光谱 分数阶微分 叶绿素含量 春小麦
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准东大井矿区保水采煤开发利用研究 预览
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作者 李根生 曾强 +2 位作者 杨洁 何学敏 沈莉 《中国矿业》 北大核心 2019年第7期142-147,共6页
本文以准东大井矿区为研究对象,基于资料分析得到矿井主采煤层B1均处于IV含水段,通过常规经验计算方法估算了大井矿区巨厚煤层大采高分层开采和放顶煤分层开采导水裂隙带发育高度,分别为126.8~190.5m、232.9~334.5m和79.1~98.0m、158.2~... 本文以准东大井矿区为研究对象,基于资料分析得到矿井主采煤层B1均处于IV含水段,通过常规经验计算方法估算了大井矿区巨厚煤层大采高分层开采和放顶煤分层开采导水裂隙带发育高度,分别为126.8~190.5m、232.9~334.5m和79.1~98.0m、158.2~196.0m,导水裂隙带均可发育至覆岩含、隔水层,从保水采煤角度出发,应减少分层采高,优先采用大采高分层开采方式。矿井涌水量达2050m^3/d,且属高矿化度矿井水,结合矿区用水现状及企业类型,初步提出可采用蒸馏、电渗析、反渗透和蒸发结晶等水处理工艺,出水可分别作为矿区生产、生活及生态用水。 展开更多
关键词 生态脆弱区 水文地质 保水采煤 矿井水 开发利用
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优化光谱指数的露天煤矿区土壤重金属含量估算 预览
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作者 亚森江·喀哈尔 茹克亚·萨吾提 +4 位作者 尼加提·卡斯木 尼格拉·塔什甫拉提 张飞 阿不都艾尼·阿不里 师庆东 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2486-2494,共9页
光谱学提供了对土壤中许多元素进行定量分析和快速无损检测的方法。可见光和近红外反射光谱(Vis-NIR)为研究土壤重金属污染提供了一个有用的工具。于新疆准东露天煤矿区采集51个0~10 cm深度的土壤样品,在实验室中分别测定样品的有机质(S... 光谱学提供了对土壤中许多元素进行定量分析和快速无损检测的方法。可见光和近红外反射光谱(Vis-NIR)为研究土壤重金属污染提供了一个有用的工具。于新疆准东露天煤矿区采集51个0~10 cm深度的土壤样品,在实验室中分别测定样品的有机质(SOM)含量、重金属砷(As)含量与高光谱;使用基于 JAVA 语言自主开发的两波段组合软件V1.0(No: 2018R11S177501)计算不同高光谱数据变换形式(原始反射率( R),倒数(1/ R),对数(lg R)和平方根( R)下Vis-NIR区域(400~2 400 nm)所有两波段组合得到的优化光谱指数(NPDI)与As的相关性,在最优光谱指数(| r |≥0.73和 p =0.001)中通过变量重要性准则(VIP)进一步筛选VIP≥1的指数作为模型自变量,基于地理加权回归(GWR)模型估算As含量并使用四个交叉验证度量标准:相对分析误差(RPD),决定系数(R^2),均方根误差(RMSE)和最小信息准则(ACI)评价模型精度,从而探讨优化光谱指数方法应用于高光谱检测露天煤矿区土壤重金属砷含量的可行性。结果表明:(1)研究区As含量离散度较高,所有样品中SOM含量均小于2%,且As含量与SOM含量在0.01的显著性水平上无显著相关性(| r |=0.113)。(2)As含量与单波段光谱反射率的相关性很低(| r |≤0.228),而通过 R , 1/ R , lg R , R 计算的NPDIs与As含量的相关性在近红外(NIR, 780~1 100 nm)和短波红外(SWIR, 1 100~ 1 935 nm)光谱中发现最高的相关系数和最低的 p 值(|r|≥0.73和 p =0.001),在长波近红外(LW-NIR)区域基于 R 形成的NPDIs与As含量相关性最高(|r|=0.74)。(3)VIP方法分别筛选NPDI R (1 417/1 246), NPDI 1/ R (799/953, 825/947)、 NPDI sqrt- R (1 023/1 257, 1 008/1 249, 1 021/1 250, 1 020/1 247)和NPDI lg R (801/953, 811/953, 817/951, 825/947, 828/945)为GWR模型自变量。(4)从4个预测模型的表现可以看出, Model-a( R)与其他三个模型(Model-b(1/ R), Model-c( R)和Model-d(lg R))相比,它具有最高的验证系数(R^2=0.831, RMSE=4. 展开更多
关键词 土壤重金属 优化光谱指数 地理加权回归模型 露天煤矿区
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影响艾比湖流域荒漠植物生物量分布的土壤驱动力分析 预览
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作者 张磊 吕光辉 +2 位作者 蒋腊梅 王恒方 蔡艳 《植物资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期12-18,共7页
以艾比湖流域荒漠植物为研究对象,对荒漠植物的生物量和样地的土壤因子进行了测定和统计学分析,利用冗余分析和Monte Carlo检验探讨了影响荒漠植物地上部和地下部生物量以及总生物量的土壤驱动因子。结果显示:艾比湖流域荒漠植物地上部... 以艾比湖流域荒漠植物为研究对象,对荒漠植物的生物量和样地的土壤因子进行了测定和统计学分析,利用冗余分析和Monte Carlo检验探讨了影响荒漠植物地上部和地下部生物量以及总生物量的土壤驱动因子。结果显示:艾比湖流域荒漠植物地上部和地下部生物量以及总生物量的变异系数均在70%以上,其中,地下部生物量的变异系数在100%以上,表明研究区荒漠植物生物量空间分布的差异性较强,尤其是地下部生物量。研究区土壤的含水量和含盐量的均值分别为2.01%和2.47%,表明研究区土壤水分和盐分含量较低。冗余分析和重要性排序结果显示:土壤的有机质含量、全氮含量、速效磷含量和pH值是影响地上部生物量和总生物量的主要土壤驱动因子,其中,土壤的有机质含量、全氮含量和速效磷含量与地上部生物量和总生物量呈极显著正相关,重要性由大到小依次为土壤有机质含量、土壤全氮含量、土壤速效磷含量、土壤pH值。土壤的含水量、有机质含量和pH值对地下部生物量影响显著,其中,土壤含水量与地下部生物量呈极显著正相关,重要性由大到小依次为土壤含水量、土壤有机质含量、土壤pH值。土壤因子对荒漠植物地上部和地下部生物量的解释量分别为54.34%和32.39%。研究结果表明:艾比湖流域荒漠植物地上部和地下部生物量的空间分布存在差异性,土壤的有机质含量、全氮含量、速效磷含量和pH值直接影响群落的生产力,土壤含水量是决定荒漠植物地下部生物量的关键土壤驱动因子。 展开更多
关键词 艾比湖流域 荒漠植物 生物量 土壤因子 冗余分析
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荒漠草地中氮添加与多环芳烃降解的关系 预览
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作者 杨晓东 Lu-Chun Duan +5 位作者 陈悦 孟凡波 李岩 何学敏 张雪妮 吕光辉 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3153-3166,共14页
多环芳烃作为环境污染物中一类极为重要的物质,探索它的去除方法吸引了全球环境学者及政府的高度重视。大气氮沉降在过去几十年不断增加,已影响到陆地生态系统氮循环过程。但目前,氮沉降与多环芳烃降解之间的关系尚不明确。通过在新疆... 多环芳烃作为环境污染物中一类极为重要的物质,探索它的去除方法吸引了全球环境学者及政府的高度重视。大气氮沉降在过去几十年不断增加,已影响到陆地生态系统氮循环过程。但目前,氮沉降与多环芳烃降解之间的关系尚不明确。通过在新疆克拉玛依市石油化工厂附近的荒漠草地上,模拟氮沉降实验,通过在4氮添加梯度(CK=0;N1=10;N2=30;N3=90 kg N hm-2 a-1)上调查土壤中16种优先控制多环芳烃的含量和总量(∑PAHs),以及它们与生物非生物环境因子(土壤环境因子、土壤酶活性和土壤微生物功能多样性)之间的关系,旨在揭示氮沉降对多环芳烃降解的影响。结果表明:除苊烯(Acenaphthylene)和苊(Acenaphthene)两种多环芳烃在4个N添加梯度上未检测到含量外,∑PAHs和其他14种优先控制多环芳烃在土壤中的含量均随氮添加量增加显著减小(N2≤N3<N1<CK)(P<0.01);对照样地(CK)在施氮前后,低高分子多环芳烃含量的比值>1.00,且0.40<荧蒽(Fluoranthene)/[(荧蒽(Fluoranthene)+芘(Pyrene)]<0.50,石油污染物是当地土壤中多环芳烃的主要来源;9月份克拉玛依市荒漠草地土壤中∑PAHs约(28.91±2.32) mg/kg,属于多环芳烃重污染土壤;广义线性混合效应模型结果显示,在大多数情况下,∑PAHs和14种多环芳烃的含量与土壤有机质、铵态氮、硝态氮、总氮、有效磷和脲酶活性显著相关(P<0.05),但其与生物非生物环境因子之间的回归关系在不同种类多环芳烃之间差异较大。综上可知,土壤中多环芳烃的降解是一个非常复杂的过程,它是自身属性、植物根系和土壤微生物等多重因子相互共同作用的结果。在干旱区荒漠草地中,氮添加能提升土壤中营养物质的可利用性、植物根系和土壤微生物的活性,有利于降解土壤多环芳烃。 展开更多
关键词 氮沉降 多环芳烃 荒漠草地 石油污染物 广义线性混合效应模型 干旱区
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基于高光谱的春小麦抽穗期叶绿素含量估算方法 预览
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作者 亚森江·喀哈尔 尼加提·卡斯木 +3 位作者 茹克亚·萨吾提 尼格拉·塔什甫拉提 张飞 师庆东 《江苏农业科学》 2019年第18期266-270,共5页
对高光谱数据进行预处理是提升高光谱建模精度十分必要且有效的途径。利用高光谱技术分析春小麦作物光谱及其叶绿素含量的变化,对原始光谱反射率及对应的对数、倒数、平方根、对数倒数等4种数学变换及其一阶、二阶微分进行预处理运算,... 对高光谱数据进行预处理是提升高光谱建模精度十分必要且有效的途径。利用高光谱技术分析春小麦作物光谱及其叶绿素含量的变化,对原始光谱反射率及对应的对数、倒数、平方根、对数倒数等4种数学变换及其一阶、二阶微分进行预处理运算,分析春小麦叶片叶绿素含量与预处理后的光谱数据相关性,基于选取的敏感波段对春小麦抽穗期叶绿素含量进行偏最小二乘回归法、BP神经网络2种方法建模并进行模型验证及比较。结果表明:对原始光谱数据数学变换的微分预处理可以明显提高春小麦叶片叶绿素含量与光谱反射率的相关性;通过显著性检验的敏感波段数量经一阶、二阶微分预处理呈现明显增加趋势,对应数学变换的波段数量有所不同;对数变换的二阶微分处理所建立的PLSR模型为最优模型,该模型精度参数为决定系数R^2c=0.93,校正均方根误差RMSEc=2.53,预测决定系数R^2p=0.91,预测均方根误差RMSEp=2.41,相对分析误差RPD=3.20。说明数学变换的微分预处理过后的模型精度和稳健性有了大幅度的提升,并且运用在高光谱遥感反演春小麦抽穗期叶片叶绿素含量上是可行的。 展开更多
关键词 春小麦 叶绿素 抽穗期 光谱分析 高光谱 估算精度 传感器设计 精准农业
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旅游资源诅咒时空分异及驱动力研究--基于省际面板数据的GWR模型分析 被引量:1
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作者 瓦哈甫·哈力克辛龙 李振江 何琛 《生态经济》 北大核心 2019年第2期160-167,共8页
基于2006-2016年我国省际面板数据,利用旅游资源诅咒系数及ESDA分析旅游资源诅咒的时空分异特征,首次运用GWR模型探索其驱动力的空间异质性。结果表明:(1)旅游资源诅咒总体呈"西高东低"空间分布格局,2006-2016年高危区省份逐... 基于2006-2016年我国省际面板数据,利用旅游资源诅咒系数及ESDA分析旅游资源诅咒的时空分异特征,首次运用GWR模型探索其驱动力的空间异质性。结果表明:(1)旅游资源诅咒总体呈"西高东低"空间分布格局,2006-2016年高危区省份逐渐减少,省际差异逐步缩小,均衡发展趋势有所体现。(2)旅游资源诅咒空间关联性与集聚态势逐渐增强,两极分化特征显著。(3)人才规模、交通可达性、城市化水平、服务化水平及经济发展水平是旅游资源诅咒的主要驱动力,具有显著的空间异质性,分别呈"东北高中南低""北高南低""西高东低""北高南低""西部高东北低"空间分布格局。鉴于此,提出优化我国旅游资源开发利用的对策建议。 展开更多
关键词 旅游资源诅咒 空间异质性 驱动力 GWR模型
艾比湖湿地自然保护区土壤盐分多光谱遥感反演模型 预览
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作者 周晓红 张飞 +2 位作者 张海威 张贤龙 袁婕 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1229-1235,共7页
土壤盐分是衡量土壤质量的要素,也是作物生长发育的基本条件。因此,迫切地需要一种可以快速了解土壤盐分含量(SSC)的方法。针对艾比湖湿地自然保护区,基于Landsat8 OLI多光谱遥感影像,以该研究区36个土壤表层样品的盐分含量为数据源,选... 土壤盐分是衡量土壤质量的要素,也是作物生长发育的基本条件。因此,迫切地需要一种可以快速了解土壤盐分含量(SSC)的方法。针对艾比湖湿地自然保护区,基于Landsat8 OLI多光谱遥感影像,以该研究区36个土壤表层样品的盐分含量为数据源,选择相关性较好的多光谱遥感指数分析研究区土壤盐分分布状况,并将其分别与实测SSC构建线性、对数、二次函数模型,进而优选精度最高的模型来反演该研究区SSC。结果表明:(1)在多光谱遥感指数中,与SSC相关性最高的是增强型植被指数(EVI),其相关性范围为(-0.70~-0.67);其次是传统型植被指数(TVI),其范围为(-0.58~-0.46);土壤盐分指数(SI)与SSC的相关性最低,其范围为(-0.45~0.16),其中SI3和SI4与SSC均没有相关性。(2)将实测土壤盐分值所反演的分布图与EVI对比分析,发现在西北、正南方向的艾比湖湖边周围和东北方向盐池桥的SSC均较高,其EVI的值较低,说明通过该研究区实测土壤盐分值所反演的盐分分布图与EVI的空间分布结果较为一致,表明EVI对该地区土壤盐分具有一定的敏感性,能较好地反演SSC的空间分布;(3)分别将三种EVI与实测SSC建模分析比较,发现SSC与增强型比值植被指数(ERVI)所构建的二次函数模型最好;其验证集的决定系数(R~2)为0.92,均方根误差(RMSE)为2.48,相对分析误差(RPD)为2.09,模型精度较高、稳定性较为可靠,相比之下,说明ERVI对该湿地自然保护区土壤盐分有更高的敏感性,可以用来预测该区域SSC,从而进行空间反演。在TVI中加入Landsat8多光谱遥感影像的b6和b7波段,得到EVI,以此来反演SSC是可行的,且比传统可见光和近红外波段所构建的植被指数反演效果更好。因此该研究不仅可以为遥感反演提供理论参考,而且对该地区SSC的定量估算和动态监测具有重要的意义,也可作为其他区域SSC预测反演的备选方案。 展开更多
关键词 自然保护区 增强型植被指数 土壤盐分指数 反演模型
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博尔塔拉蒙古自治州植被覆盖度估算
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作者 唐梦迎 丁建丽 +1 位作者 夏楠 张喆 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2019年第7期74-81,共8页
针对传统植被覆盖度估算方法只能估算高密度覆盖的绿色光合植被的问题,该文提出了一种可进行绿色光合植被、非绿色光合植被和裸地覆盖度估算的方法,选取博尔塔拉蒙古自治州2010年和2016年的LandsatTM/OLI影像,通过构建NDVI-DFI特征空间... 针对传统植被覆盖度估算方法只能估算高密度覆盖的绿色光合植被的问题,该文提出了一种可进行绿色光合植被、非绿色光合植被和裸地覆盖度估算的方法,选取博尔塔拉蒙古自治州2010年和2016年的LandsatTM/OLI影像,通过构建NDVI-DFI特征空间提取端元特征值,运用像元三分模型估算,并与像元二分模型估算结果和实地采样估算结果对比。结果表明:像元三分模型估算与实际情况相符,且精度较好。2016年博州地区植被覆盖度较2010年增长显著,生态环境得到明显改善。像元三分模型能够较好地估算光合/非光合植被覆盖度,提高遥感获取植被信息的能力,为科学评估生态环境质量提供参考。 展开更多
关键词 遥感 NDVI-DFI特征空间 像元三分模型 植被覆盖度
基于随机森林的绿洲典型湿地信息提取 预览
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作者 顾峰 丁建丽 +1 位作者 王敬哲 葛翔宇 《中国农村水利水电》 北大核心 2019年第6期44-50,55共8页
以塔里木河边缘的渭-库绿洲(渭干河-库车河绿洲)为研究区,采用在特征选择和分类提取方面具有明显优势的随机森林算法,对研究区内的湿地信息进行提取。基于多时相、光谱信息丰富的Landsat8 OLI数据生成包括光谱特征、植被和水体指数、盐... 以塔里木河边缘的渭-库绿洲(渭干河-库车河绿洲)为研究区,采用在特征选择和分类提取方面具有明显优势的随机森林算法,对研究区内的湿地信息进行提取。基于多时相、光谱信息丰富的Landsat8 OLI数据生成包括光谱特征、植被和水体指数、盐分指数、纹理信息在内的4种特征变量;根据以上特征设计6种不同的提取方案,对绿洲内部的干旱区湿地信息进行提取并验证不同方案的提取精度,旨在选取最佳方案提高湿地信息提取的精度。结果表明:①多种特征变量的有效组合是提高湿地信息提取精度的关键,就不同特征对湿地信息提取的贡献度而言,光谱特征>植被和水体指数>纹理特征>盐分指数;②基于随机森林算法优选的特征变量提取速度最快,效果最佳,总体精度为90.09%,Kappa系数为0.882 5。提取方法在挖掘特征变量的同时,保证了湿地信息提取的准确性,提高了运行效率。湿地提取结果对当地绿洲制定科学的水肥管理措施及进行干旱状况评估具有一定的现实意义。 展开更多
关键词 干旱区湿地 信息提取 随机森林 特征选择 盐分指数
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水胁迫下典型盐生植被梭梭光谱特征分析 预览
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作者 邓来飞 张飞 +2 位作者 张海威 张贤龙 袁婕 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期210-215,共6页
荒漠地区由于气候干燥,降水稀少,水分常成为制约植被生长的因素之一,水分胁迫对植物长势和产量的影响比任何其他胁迫都要大。随着高光谱技术的发展,国内外已有众多学者利用高光谱数据研究植被遭受胁迫作用,然而这些研究对象多集中于甜... 荒漠地区由于气候干燥,降水稀少,水分常成为制约植被生长的因素之一,水分胁迫对植物长势和产量的影响比任何其他胁迫都要大。随着高光谱技术的发展,国内外已有众多学者利用高光谱数据研究植被遭受胁迫作用,然而这些研究对象多集中于甜菜、棉花、玉米、水稻等作物,针对干旱区盐生植被遭受胁迫作用的研究较少。梭梭作为荒漠、半荒漠地区的典型盐生植被之一,具有极高的经济和生态效益。选择梭梭作为研究对象,培育一年生梭梭,并设置三个水分梯度,形成受不同水分量胁迫的梭梭。使用原始光谱、红边位置参数,结合植被指数及二维相关光谱研究其叶片光谱特征,为干旱区利用高光谱遥感监测盐生植被提供借鉴。结果表明:(1)分析梭梭叶片反射光谱曲线发现,在可见光至中红外各波段范围内,受不同水分量胁迫作用的梭梭叶片光谱反射率有显著差异。在可见光(350~610 nm)波段,各水分处理的梭梭叶片反射率依次为100 mL>500 mL>200 mL,这是由于100和200 mL水分促进梭梭内部叶绿素合成,使该波段反射率降低,而过多的水分(500 mL)对梭梭内部的叶绿素合成没有更大的促进作用。在红光区(611~738 nm),随着水分量的增多,受不同水分量胁迫的梭梭叶片光谱反射率依次减小。在738~1 181和1 228~1 296 nm波段,受不同水分量胁迫作用的梭梭叶片光谱反射率为:200 mL>100 mL>500 mL;在1 182~1 227 nm波段,受不同水分量胁迫作用的梭梭叶片光谱反射率为:100 mL>200 mL>500 mL。这是由于植被细胞结构对近红外区域的反射率影响较大,因而受不同水分胁迫作用的梭梭叶片光谱反射率有显著差异。在1 300~1 365和1 392~1 800 nm波段,受各水分胁迫作用的梭梭叶片反射率为:100 mL>200 mL>500 mL。这表明在500 mL水分胁迫量范围内,水分越多,叶子的细胞液、细胞膜对水分的吸收能力越强,使得反射率下降。通过 展开更多
关键词 梭梭 水分胁迫 红边位置 二维相关光谱 光谱指数
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艾比湖流域气溶胶光学厚度时空演变及影响因素
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作者 陈香月 丁建丽 +2 位作者 王敬哲 葛翔宇 梁静 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4824-4832,共9页
气溶胶光学厚度(AOD)描述了气溶胶对光的衰减作用,并在一定程度上反映区域大气污染程度.本研究以2000年~2015年长时间序列MOD09A1数据为本底,在生成查找表的基础上,采用深蓝算法(DB)对艾比湖流域2000年~2015年Landsat TM/ETM+/OLI数据进... 气溶胶光学厚度(AOD)描述了气溶胶对光的衰减作用,并在一定程度上反映区域大气污染程度.本研究以2000年~2015年长时间序列MOD09A1数据为本底,在生成查找表的基础上,采用深蓝算法(DB)对艾比湖流域2000年~2015年Landsat TM/ETM+/OLI数据进行AOD遥感估算,分析艾比湖流域AOD时空变化特征,结合环境变量选用随机森林模型(RF)对AOD进行预测及因子贡献度排序.结果表明:①艾比湖流域AOD呈现显著的季节性变化特征,AOD值春季(0.414)>夏季(0.390)>秋季(0.287),其中春季变化幅度最大.②艾比湖流域平均AOD为0.374,年际变化整体表现为上升趋势,但在2010~2015年间AOD增加较快,年际增幅达到32.32%,表明该流域近15年间的大气污染不断加剧,近5年尤甚.③艾比湖流域AOD空间分布从艾比湖北部到南部呈阶梯式上升变化,其中,精河县污染最为突显,AOD值达到0.483.④RF模型对AOD的预测效果较好,R^2=0.866,RMSE=0.042,其中蒸散发对艾比湖流域AOD影响最为显著. 展开更多
关键词 气溶胶光学厚度(AOD) 随机森林模型(RF) 深蓝算法(DB) 艾比湖流域 时空变化
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