检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2015年第9期31卷 114-120页

作者：司海青姚艳敏王德营刘影农业部农业信息技术重点实验室北京100081 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

土壤含水率对有机质（soil organic matter，SOM）含量高光谱估算精度有很大的影响。为了探讨SOM高光谱估算中土壤含水率的影响，该文对烘干土、风干土和质量含水率为5%～40%（按5%递增）的土壤样本进行了室内高光谱测量，对光谱数据进... 详细信息

土壤含水率对有机质（soil organic matter，SOM）含量高光谱估算精度有很大的影响。为了探讨SOM高光谱估算中土壤含水率的影响，该文对烘干土、风干土和质量含水率为5%～40%（按5%递增）的土壤样本进行了室内高光谱测量，对光谱数据进行了反射率、反射率一阶导数和反射率倒数对数3种光谱数据变换，运用偏最小二乘回归法（partial least squares regression，PLSR）建立了相应的SOM估算模型。结果表明，风干土的SOM高光谱估算精度较好；当含水率水平小于25%时，SOM估算模型精度受含水率的影响较大，光谱数据进行反射率倒数对数变换后的模型精度最高；当含水率水平大于等于25%时，水分对土壤光谱反射率的影响要大于SOM，不适宜利用土壤光谱数据进行SOM含量高光谱估算。该研究可为大田环境不同含水率情况下光谱估算SOM提供参考。

关键词：土壤土壤含水率回归有机质高光谱偏最小二乘

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玉米种植面积空间抽样调查方案优化设计

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农业工程学报 2014年第8期30卷 117-125页

作者：王迪周清波陈仲新刘佳农业部农业信息技术重点实验室北京100081 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

抽样比、样本空间布局及抽样单元尺度是组成空间抽样调查方案的基础要素。为进一步改善现行农作物种植面积空间抽样调查效率,该文以吉林省德惠市为研究区,以玉米种植面积为研究对象,选取正方形网格作为抽样单元,通过空间分析、"3S&... 详细信息

抽样比、样本空间布局及抽样单元尺度是组成空间抽样调查方案的基础要素。为进一步改善现行农作物种植面积空间抽样调查效率,该文以吉林省德惠市为研究区,以玉米种植面积为研究对象,选取正方形网格作为抽样单元,通过空间分析、"3S"技术与传统抽样方法相结合进行农作物种植面积空间抽样方案优化设计试验研究。结果表明,抽样单元间空间自相关性随单元尺度的增大而增大,两者间呈线性正相关关系。当抽样单元尺度为500 m×500 m时,抽样单元间空间自相关性几乎不存在。遵循传统抽样理论要求样本间相互独立原则,选取500 m×500 m作为最优抽样单元尺度;对抽样单元内玉米种植面积与耕地面积进行相关分析发现,两者间存在极显著线性正相关关系。为提高玉米种植面积空间分层抽样效率,可选取耕地面积作为分层标志;以抽样外推总体相对误差(r)和变异系数(coefficient of variation,CV)为空间抽样效率评价指标,在4种(简单随机、系统等距、分层随机及分层系统等距)样本空间布局方式中,选取分层系统等距抽样作为最优样本布局方式;在7种抽样比(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%)设计水平中,选取1%作为最优抽样比。该文可为提高农作物面积空间抽样调查效率提供试验依据。

关键词：作物外推总体误差分析空间抽样玉米种植面积抽样单元尺度样本空间布局

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农作物空间格局变化模拟模型的MATLAB实现及应用

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农业工程学报 2014年第12期30卷 105-114页

作者：余强毅吴文斌陈羊阳杨鹏孟超英周清波唐华俊中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部农业信息技术重点实验室北京100081 中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

Agent模型是研究农业土地系统复杂性与动态性的有效工具。在农作物空间格局变化模拟模型(CroPaDy,an agent-based model for simulating crop pattern dynamics)概念化设计的基础上,借助MATLAB平台开放性、矩阵运算能力强等特点,实现Cro... 详细信息

Agent模型是研究农业土地系统复杂性与动态性的有效工具。在农作物空间格局变化模拟模型(CroPaDy,an agent-based model for simulating crop pattern dynamics)概念化设计的基础上,借助MATLAB平台开放性、矩阵运算能力强等特点,实现CroPaDy模型的数值模拟,并以黑龙江省宾县调查数据为依据,完成模型的区域实证研究。基于MATLAB的模型实现过程充分考虑了CroPaDy模型的多层次性(土地流转行为与作物选择行为)成功实现了3个子模块的动态嵌套模拟:1)Agent生成模块。基于已有的多源GIS数据、统计数据、典型调查数据、以及个体的通用规则,利用蒙特卡洛方法生成每一个个体Agent的属性信息;2)Agent分类模块。基于调查数据对受访农户进行态度聚类分析,然后借助人工神经网络方法确定所有生成的Agent所在的类型;3)Agent决策模块。利用概率方法,计算特定周期内每个Agent的决策行为。区域实证研究中,直接将空间耕地网格作为个体Agent,实现区域全覆盖(网格大小设置为114 m×114 m,约等于户均耕地面积),模拟结果表明,研究区2010年玉米、大豆、水稻、烤烟的模拟结果分别为2 6055.9、5 192.2、3 506.8、3 983.9 hm2,利用宾县统计年鉴(2010)进行验证,模型总体模拟精度达90%以上。CroPaDy模型的设计与实现科学合理,具有较强的理论性与可操作性,能够用以表达特定区域内的农作物空间格局及其动态变化过程。

关键词：农作物模型 MATLAB Agent模型态度土地流转农业土地系统

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Agent农业土地变化模型研究进展

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生态学报 2013年第6期33卷 1690-1700页

作者：余强毅吴文斌杨鹏唐华俊周清波陈仲新中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部农业信息技术重点实验室北京100081

农业土地变化是全球变化与可持续研究的热点,当前研究虽取得了长足进展,但仍存在诸多不足,集中表现在对农业土地系统复杂性与动态性的认识不够。近年来,基于Agent的农业土地变化研究(农业ABM/LUCC,Agent-based agricultural landchange ... 详细信息

农业土地变化是全球变化与可持续研究的热点,当前研究虽取得了长足进展,但仍存在诸多不足,集中表现在对农业土地系统复杂性与动态性的认识不够。近年来,基于Agent的农业土地变化研究(农业ABM/LUCC,Agent-based agricultural landchange modeling)逐渐兴起,极大的丰富了传统研究的理论与方法,具体表现在:(1)农业ABM/LUCC将微观层面的人类个体行为整合进土地变化研究框架,有助于更加清楚的认识农业土地系统的"人类-自然"综合复杂性问题。(2)农业ABM/LUCC能够动态表达土地系统变化的内生反馈机制,有助于弥补传统的静态土地变化驱动机制分析的不足。(3)基于ABM/LUCC的农业土地利用格局动态研究是整合"人类-自然"综合研究的关键桥梁,农业ABM/LUCC能够与其他生物地球物理模型或经济模型动态嵌套,使多尺度、多维度综合模型研究成为可能。然而,农业ABM/LUCC研究也存在诸多挑战,如理论研究滞后于应用研究,大尺度应用难以开展,以及农户行为的模拟结果很难得到校验等。

关键词： ABM LUCC 农业土地变化复杂性动态性耦合的“人类-自然”系统

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近20年来东北三省春玉米物候期变化趋势及其对温度的时空响应

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生态学报 2013年第18期33卷 5818-5827页

作者：李正国杨鹏唐华俊吴文斌陈仲新刘佳张莉谭杰扬唐鹏钦农业部农业信息技术重点实验室北京100081 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

利用1990至2009期间的东北三省46个农业气象台站的观测记录,通过计算玉米出苗期、成熟期和生育期长度等物候期特征的年变化率(θ),分析了气候变化背景下东北三省玉米物候期对生长季气温条件变化的响应特征。结果表明:(1)研究期间,东北... 详细信息

利用1990至2009期间的东北三省46个农业气象台站的观测记录,通过计算玉米出苗期、成熟期和生育期长度等物候期特征的年变化率(θ),分析了气候变化背景下东北三省玉米物候期对生长季气温条件变化的响应特征。结果表明:(1)研究期间,东北三省大部分地区5月和9月均温都出现了上升趋势,温度生长期天数持续增加;(2)在气候增温背景下,玉米主要物候期均出现了不同程度的变化与响应,其中出苗期表现为提前态势(0.02<θ<0.15 d/a)、成熟期推迟(0.18<θ<0.38 d/a)和生育期长度增长(0.22<θ<0.44 d/a)的趋势,生育期长度的增加反映了为了充分利用增温带来的适宜发育期,作物熟型从中早熟型调整为中晚熟型的适应过程;(3)由于种植区的空间差异,物候期的响应和变化亦体现出区域差异,其中松嫩平原北部、吉林省中东部和辽宁省中部的响应关系较为明显。总体上,东北三省生长季气温条件变化使作物生长期内温度适宜程度偏好,有利于早种晚收、生育期长的玉米品种。

关键词：玉米物候期气候变化时空响应东北三省

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MODIS植被指数的美国玉米单产遥感估测

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遥感学报 2015年第4期19卷 568-577页

作者：任建强陈仲新周清波刘佳唐华俊中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 农业部农业信息技术重点实验室北京100081

针对中国开展的国外农作物产量遥感估测大多依靠中低分辨率耕地信息、省级(州级)或国家级作物产量统计数据的现状,本文以美国玉米为例,探讨利用多年中高分辨率作物分布信息、时序遥感植被指数和县级作物产量统计数据开展国外重点地区作... 详细信息

针对中国开展的国外农作物产量遥感估测大多依靠中低分辨率耕地信息、省级(州级)或国家级作物产量统计数据的现状,本文以美国玉米为例,探讨利用多年中高分辨率作物分布信息、时序遥感植被指数和县级作物产量统计数据开展国外重点地区作物单产遥感估测技术研究,以期进一步提高中国对国外农作物产量监测精度和精细化水平。首先,利用美国农业部国家农业统计局(NASS/USDA)生产的作物分布数据(CDL)获得多个年份玉米空间分布图,并对相应年份250 m分辨率16天合成的MODIS-NDVI时序数据进行掩膜处理,统计获得每年各县域内玉米主要生育期NDVI均值;其次,以各州为估产区,以多年县级玉米统计单产和县域内玉米主要生育期NDVI均值为基础,建立各州玉米主要生育期NDVI与玉米单产间关系模型;然后,通过主要生育期玉米单产和玉米植被指数间拟合程度,筛选确定各州玉米最佳估产期和最佳估产模型。最终,利用最佳估产模型实现美国各州玉米单产估测和全国玉米单产推算。其中,建模数据覆盖时间为2007年—2010年,验证数据为2011年。结果表明,应用最佳估产模型的2011年美国各州玉米单产估测相对误差在-4.16%—4.92%,均方根误差在148.75—820.93 kg/ha,各州估测结果计算获得全国玉米单产的相对误差仅为2.12%,均方根误差为285.57 kg/ha。可见,本研究的作物单产遥感估测技术方法具有一定可行性,可准确估测全球重点地区作物单产信息。

关键词：遥感估产玉米作物分布 NDVI 统计数据

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基于三分量分解优化模型的农用地SAR影像提取方法

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农业工程学报 2015年第2期31卷 266-276页

作者：吴尚蓉任建强陈仲新刘佳丁娅萍中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部农业信息技术重点实验室北京100081 航天天绘科技有限公司西安分公司西安710100

针对中国北方部分农区夏秋两季易受长时间云、雨、雾影响导致区域农用地信息难以实时准确获取的现状,在Freeman极化分解模型基础上,该文提出了一种三分量极化分解优化模型农用地合成孔径雷达(SAR)影像自动提取方法,并开展不同作物覆盖... 详细信息

针对中国北方部分农区夏秋两季易受长时间云、雨、雾影响导致区域农用地信息难以实时准确获取的现状,在Freeman极化分解模型基础上,该文提出了一种三分量极化分解优化模型农用地合成孔径雷达(SAR)影像自动提取方法,并开展不同作物覆盖条件下农用地信息提取试验研究。该文首先通过引入体散射分量参数,二次散射分量参数和布拉格散射分量参数,对现有Freeman极化分解模型进行优化,使分解结果更符合农业区域不同地物散射特征;然后,在利用优化三分量极化分解方法提取极化分量基础上,结合模糊C均值聚类,实现农用地信息高精度自动提取。最后,该研究以中国重要黄淮海农业区河北衡水枣强县为试验区,以Radarsat-2影像为试验数据源,在作物全覆盖和作物部分覆盖2种条件下,通过将优化三分量-FCM分类和常用雷达分类方法 H-Alpha-Lambda分类的农用地提取结果与地面验证样方进行对比,完成该研究所提出SAR影像农用地提取方法的精度验证和评价。结果表明,在作物全覆盖条件下,利用优化三分量-FCM分类提取农用地信息的总体精度和Kappa系数分别为96.12%和0.857,较H-Alpha-Lambda分类方法分别提高了8.69个百分点和0.337;在作物部分覆盖条件下,利用优化三分量-FCM分类提取农用地信息的总体精度和Kappa系数分别为97.53%和0.902,较H-Alpha-Lambda分类分别提高了17.37个百分点和0.595。可见,无论在作物全覆盖还是部分覆盖条件下,优化三分量-FCM分类方法提取的农用地精度均优于H-Alpha-Lambda分类方法,证明了该算法提取农用地信息具有一定可行性和适用性,为SAR影像在农业遥感应用中的农用地信息提取提供了新的思路。

关键词：极化分解散射模型 SAR影像农用地

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基于冠层反射率模型的作物参数多阶段反演方法研究进展

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农业工程学报 2017年第1期33卷 190-198页

作者：刘轲黄平任国业周清波李源洪王思董秀春四川省农业科学院遥感应用研究所/农业部遥感应用中心成都分中心成都610066 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部农业信息技术重点实验室北京100081

利用遥感手段,基于冠层反射率(canopy reflectance,CR)模型反演农作物参数具有经济、高效、普适性好的特点,是智慧农业快速、精确监测区域尺度农情信息的理想方法。然而,CR模型反演过程受"病态反演"问题影响。针对此,前人提... 详细信息

利用遥感手段,基于冠层反射率(canopy reflectance,CR)模型反演农作物参数具有经济、高效、普适性好的特点,是智慧农业快速、精确监测区域尺度农情信息的理想方法。然而,CR模型反演过程受"病态反演"问题影响。针对此,前人提出了多阶段目标决策(multi-stage,sample-direction dependent,target-decisions,MSDT)法和面向对象(object-based)反演法。分别依据CR模型参数的敏感性和不确定性,以及作物参数的空间分布特征,将反演过程划分为若干阶段,每阶段只反演部分参数,前阶段反演结果作为后阶段反演的先验知识,以此减少CR模型参数优化的不确定性,改善"病态反演"问题。该文系统总结了MSDT法与面向对象反演法,将其归纳为统一的"多阶段反演"方法,并提出概念模型。基于此,总结、讨论了多阶段反演中如下三方面共性问题,试分析可能的解决途径:1)多阶段反演决策还需要广泛比较、科学论证与改进,以确保其合理性和有效性;未来研究中,应将MSDT法与面向对象反演方法有机结合,在统一的多阶段反演技术框架下,制定更加合理的反演决策方法。2)CR模型的参数化精度可能影响多阶段反演;未来应尝试利用"天空地一体化"遥感技术和尺度转换方法获取先验知识,提高CR模型参数化精度。3)多阶段反演过程中,反演误差逐级传递;未来研究中,一方面应尝试识别并纠正前阶段反演中的误差,另一方面应合理利用前阶段反演结果,避免前阶段反演误差影响后阶段的反演。

关键词：遥感模型作物多阶段目标决策面向对象多阶段反演作物参数

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基于改进空间引力模型的农作区遥感影像亚像元定位

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农业工程学报 2013年第1期29卷 151-157页

作者：吴尚蓉刘佳杨鹏中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 农业部农业信息技术重点实验室北京100081

针对空间引力模型在遥感影像亚像元定位中存在的不足,该文提出了一种基于改进空间引力模型的农作区遥感影像亚像元定位方法。研究首先分析了原始空间引力模型运行速度慢、定位精度低的原因。然后,分别改进了空间引力模型的初始化算法和... 详细信息

针对空间引力模型在遥感影像亚像元定位中存在的不足,该文提出了一种基于改进空间引力模型的农作区遥感影像亚像元定位方法。研究首先分析了原始空间引力模型运行速度慢、定位精度低的原因。然后,分别改进了空间引力模型的初始化算法和优化算法,改进后的初始化算法使亚像元更具空间相关性;改进后的优化算法在初始化的基础上显著提高了模型的运行速度和定位精度。最后,以吉林省镇赉县农作区SPOT-5影像为例,在原图像空间分辨率退化4倍的尺度下进行遥感影像亚像元定位试验。结果表明,改进模型与原始模型相比亚像元定位精度提高了6.67个百分点,运行速度提高了10.69倍。因此,改进空间引力模型在地物类别相对复杂的农作区遥感影像亚像元定位中,可以更好的突破空间分辨率的限制,为确保农作物种植面积提取、区域产量遥感估测提供有力支撑。

关键词：遥感模型优化亚像元定位硬分类分辨率农作区

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基于参数型指数混合熵模型的农业遥感分类不确定性评价

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农业工程学报 2013年第6期29卷 177-184,J0004页

针对对像元尺度上独立于分类方法的不确定性评价的需要和对数混合熵函数在评价遥感影像分类不确定性中存在的不足,该文提出了一种基于参数型指数混合熵模型的农业遥感影像分类不确定性评价方法。研究首先对指数混合熵函数进行改进,推导... 详细信息

针对对像元尺度上独立于分类方法的不确定性评价的需要和对数混合熵函数在评价遥感影像分类不确定性中存在的不足,该文提出了一种基于参数型指数混合熵模型的农业遥感影像分类不确定性评价方法。研究首先对指数混合熵函数进行改进,推导出参数型指数混合熵函数并确定出适合于评价农作区遥感影像分类的参数;然后,使用该函数建立一种像元尺度上独立于分类的不确定性评价模型;最后,将该模型应用于空间分辨率退化10倍的SPOT-5影像中,并使用原始影像对评价结果进行验证。试验结果表明,当模型中参数型指数混合熵函数的参数分别为4和1时,该函数比对数混合熵函数更好地统一了模糊性和随机性,熵值范围提高了2.11倍。该模型不确定性评价结果与原始影像3种分类的不确定像元比例相关系数分别为0.60、0.66、0.70,评价结果较为准确。因此,该模型可以在像元尺度上独立于分类方法将地物类别相对复杂的农业遥感影像分类不确定性更为精确地表达出来,为确保农作物种植面积提取、区域产量遥感估测精度提供了有力支撑。

关键词：遥感模型不确定性分析指数混合熵农作区

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