检索结果-内蒙古大学图书馆

林业科学 2024年第4期60卷 173-182页

作者：龚金玉马致远胡琛李田雷静品中国林业科学研究院林业研究所、国家林业局和草原局林木培育重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

原始森林是指由乡土树种自然演替而成,没有明显人为干扰痕迹,生态过程没有受到明显影响的森林,其具有复杂的结构和生态功能,是自然界最稳定的碳储库和资源库,对全球气候调节及人类生存发展具有重要作用。在研究领域内明确、规范原始森... 详细信息

原始森林是指由乡土树种自然演替而成,没有明显人为干扰痕迹,生态过程没有受到明显影响的森林,其具有复杂的结构和生态功能,是自然界最稳定的碳储库和资源库,对全球气候调节及人类生存发展具有重要作用。在研究领域内明确、规范原始森林的概念和监测方法,有利于世界原始森林资源的清查、保护及监测。本研究在梳理国内外原始森林概念的基础上,归纳总结了原始森林特征,分析了国内外原始森林资源清查和监测的现状,综述了原始森林的重要生态功能:1)原始森林固碳能力存在的碳中性、碳源及碳库假说;2)原始森林具有优于其他森林的水文调节功能;3)原始森林是物种基因库,具有突出的生物多样性保护功能。基于目前对原始森林概念和监测中存在的问题,提出未来研究建议:在森林资源清查中将原始森林单独分类;加大对原始森林生态功能研究,开展原始森林固碳潜力、土壤呼吸的研究;增加原始森林水文调节能力研究,探索原始森林在缓解全球气候变化中的作用;探究原始森林生物多样性保护功能,减少全球生物多样性丧失。

关键词：原始森林天然林概念生态功能可持续经营

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基于改进YOLOv7的油茶果实成熟度检测

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农业工程学报 2024年第5期40卷 177-186页

作者：陈锋军陈闯朱学岩沈德宇张新伟北京林业大学工学院北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083

为确保油茶果实处于最佳成熟度进行采摘,提高油茶果实的出油率及茶油品质,该研究针对自然环境下油茶果实多被遮挡的问题,以原始YOLOv7模型为基础进行改进,提出一种油茶果实成熟度检测方法。首先,在主干网络中引入十字交叉注意力机制(cri... 详细信息

为确保油茶果实处于最佳成熟度进行采摘,提高油茶果实的出油率及茶油品质,该研究针对自然环境下油茶果实多被遮挡的问题,以原始YOLOv7模型为基础进行改进,提出一种油茶果实成熟度检测方法。首先,在主干网络中引入十字交叉注意力机制(criss-cross attention,CCA)加强对被枝叶遮挡果实成熟度特征的提取能力;其次,使用基于距离和交并比的非极大值抑制(distance-iou non-maximum suppression,DIoU-NMS)算法代替传统非极大值抑制(nonmaximum suppression,NMS)算法,从而加强模型对相互遮挡果实的检测能力;最后,以训练集中3 098张油茶果实图像训练改进的YOLOv7模型,验证集中442张图像用于在训练过程中评估模型,并对测试集中885张图像进行测试。改进后的YOLOv7模型在测试集下的精确率P为93.52%,召回率R为90.25%,F1分数为91.86%,平均精度均值mAP为94.60%,平均检测时间为0.77 s,模型权重大小为82.6 M。与Faster R-CNN、EfficientDet、YOLOv3、YOLOv5l和原始YOLOv7模型相比,平均精度均值mAP分别提升7.51、5.89、4.21、4.21和2.91个百分点。试验证明,改进的YOLOv7模型为实现油茶果实的智能化采摘提供理论依据。

关键词：图像识别模型油茶果实成熟度检测 YOLOv7 注意力机制 DIoU-NMS

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宜昌市生态安全网络要素时空动态及其影响因素

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生态学报 2023年第15期43卷 6154-6169页

作者：李彤贾宝全刘文瑞张秋梦姜莎莎中国林业科学研究院林业研究所北京100091 国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 国家林业局城市森林研究中心北京100091

生态安全网络是维持城市生态系统结构完整性与功能多样性的重要框架,连接其中的生态要素对协调城市建设与生态系统可持续发展具有导向性意义。以三峡大坝所在地宜昌市为研究对象,基于“源地识别-阻力面构建-廊道提取-节点分析”的网络范... 详细信息

生态安全网络是维持城市生态系统结构完整性与功能多样性的重要框架,连接其中的生态要素对协调城市建设与生态系统可持续发展具有导向性意义。以三峡大坝所在地宜昌市为研究对象,基于“源地识别-阻力面构建-廊道提取-节点分析”的网络范式,对2000—2020年不同生态安全网络要素的时空动态特征及其影响因素进行分析。研究结果显示:(1)基于核心区筛选、生境质量热点提取、景观连通性判断以及自然保护地检验等步骤综合识别的宜昌市生态源地在三个时期分别为43.41、49.03万hm~2和47.76万hm~2,集中分布在三峡库区水土保持区;生态廊道数量、里程及覆盖面积逐渐减少,其中廊道数量与里程集中在平原浅丘生态建设区,而廊道覆盖面积聚集在三峡库区水土保持区,生态夹点数量与面积先增后减,均集中在三峡库区水土保持区,生态障碍点集中在三峡库区水土保持区和平原浅丘生态建设区;(2)生态阻力结构自西向东逐渐增加,不同时期阻力值分别为38.90、42.19和40.66,平原浅丘生态建设区内生态阻力强度显著高于其他分区;(3)以降水量为代表的气候要素对生态源地空间分布驱动效果最为显著,土壤类型影响最为薄弱,不同影响因子之间以降水与其它因素的交互作用更加强烈。围绕宜昌市生态安全网络要素的时空异质性及其影响机制所展开的系统性论述一定程度上解释了地区生态安全现状的发展趋向与潜在挑战,为以三峡屏障构筑工程为代表的生态安全建设与管理工作提供了科学支撑。

关键词：生态安全网络生态源地生态廊道生态夹点生态障碍点地理探测器

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基于形态学空间格局方法的北京市六环内城市林木树冠覆盖斑块动态特征

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林业科学 2023年第5期59卷 11-20页

作者：仇宽彪李晓婷成军锋贾宝全江苏农林职业技术学院风景园林学院镇江212400 清华大学建筑学院北京100084 陕西千渭之会国家湿地公园管理处宝鸡721000 中国林业科学研究院林业研究所北京100091 国家林业局林木培育重点实验室北京100091 国家林业局城市林业研究中心北京100091

【目的】明晰北京市城区城市林木树冠覆盖(urban tree canopy,UTC)斑块总体形态特点,揭示城市化进程中UTC斑块形态特征变化的时、空演化特征,以期为今后城区的城市森林建设和现有城市林木保护提供借鉴。【方法】本研究以北京市六环内为... 详细信息

【目的】明晰北京市城区城市林木树冠覆盖(urban tree canopy,UTC)斑块总体形态特点,揭示城市化进程中UTC斑块形态特征变化的时、空演化特征,以期为今后城区的城市森林建设和现有城市林木保护提供借鉴。【方法】本研究以北京市六环内为研究区,基于2002、2013和2019年3期高分辨率遥感影像提取UTC斑块,采用形态学空间格局分析方法,分析近20年来北京城区UTC斑块形态特征组成状况,并结合转移矩阵与相对贡献度等方法指标,识别北京市城区UTC形态特征的主要转换类型及其空间分异特点。【结果】2002—2019年间,北京城区UTC从2002年的387.93 km^(2)增加到2019年的771.14 km^(2)。其中,2002—2013年间,北京市城区UTC增幅达282.92 km^(2),显著高于2013—2019年间的97.39 km^(2)。3期UTC斑块的形态特征组成却较为一致,孤岛、核心区与桥接区是UTC斑块主要的形态特征,三者总和均占各期UTC总面积的80%以上;而UTC的边缘、环道区、分支以及孔隙则是次要的形态特征。从时间变化来看,在2002—2013年和2013—2019年2个时段,UTC孤岛与其他地类之间的转换均为UTC变化的主要类型,其面积分别在UTC转换总面积中占30%和25%。但同时,两个时段内UTC形态特征转换仍存在一定差异。在2002—2013年间,与UTC核心区相关的转换类型面积占比较大,在同期UTC转换总面积中占比达23.12%;而在2013—2019年间,与UTC桥接区相关的转换类型面积占比则较大,在同期UTC转换总面积中占比达35.22%。相较于前一时段UTC核心区的动态变化较为明显,在后一时段北京市城区UTC形态特征转换则更多地表现为与桥接区相关的变化。从空间变化来看,北京市4环内区域主要以UTC孤岛变化为主要的转换类型,而四环外则以UTC核心区与桥接区变化为主。【结论】近20年来,北京市城区林木树冠覆盖大幅提升,城市绿化工程取得巨大成效,UTC孤岛、核心区和桥接区是北京市六环内UTC斑块的主要形态特征。随着城市发展,UTC斑块的形态特征主要转换类型逐渐从以核心区相关的转换变为与桥接区相关的转换。UTC斑块形态特征转换呈现城乡梯度分布特征,从市中心向外,UTC斑块形态特征的主要转换类型从与孤岛相关的转换变为与桥接区和核心区相关的转换。今后,城市森林建设需侧重于维持和提升城市森林斑块之间的连接度,并强化市中心残留林木斑块的保护。

关键词：城市林木树冠覆盖斑块形态学空间格局分析时空动态北京

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融合双线性网络和注意力机制的油橄榄品种识别

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农业工程学报 2023年第10期39卷 183-192页

作者：朱学岩陈锋军郑一力李志强张新伟北京林业大学工学院北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083

为解决自然条件下的油橄榄品种识别问题,该研究以油橄榄品种佛奥、莱星、皮削利和鄂植8号为研究对象,融合双线性网络与注意力机制,提出双线性注意力EfficientNet模型。针对不同品种油橄榄表型差异很小的特点,搭建双线性网络以充分提取... 详细信息

为解决自然条件下的油橄榄品种识别问题,该研究以油橄榄品种佛奥、莱星、皮削利和鄂植8号为研究对象,融合双线性网络与注意力机制,提出双线性注意力EfficientNet模型。针对不同品种油橄榄表型差异很小的特点,搭建双线性网络以充分提取油橄榄图像中的特征信息。在此基础上,选用兼顾了速度和精度的EfficientNet-B0网络为特征提取网络。针对自然条件下油橄榄品种识别易受复杂背景干扰的问题,将CBAM(convolutional block attention module,CBAM)注意力与双线性网络结合,使模型在提取油橄榄图像特征时,能够聚焦到对油橄榄品种识别起关键作用的特征上。经测试,所提模型对4个油橄榄品种识别的总体准确率达到90.28%,推理时间为9.15 ms。Grad-CAM(gradient-weighted class activation mapping,Grad-CAM)热力图可视化结果也表明,所提模型在识别油橄榄品种时重点关注了果实以及部分叶子区域。消融试验结果表明,在EfficientNet模型中引入CBAM注意力和搭建双线性网络后,总体准确率分别提高了5.00和10.97个百分点。并且,对比试验结果表明,与双线性ResNet34、EfficientNet-SE注意力、双线性ResNet18、双线性VGG16和双线性GoogLeNet等模型相比,所提模型的总体识别准确率分别高12.78、11.53、11.11、10.70和5.00个百分点。该研究为解决自然条件下的油橄榄品种识别提供了依据,同时也可为其他作物的品种识别提供参考。

关键词：图像处理模型品种识别油橄榄 EfficientNet-B0 CBAM注意力 Grad-CAM

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采用改进的EfficientNet识别苹果叶片病害

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农业工程学报 2023年第18期39卷 201-210页

作者：王瑞鹏陈锋军朱学岩张新伟北京林业大学工学院北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083

该研究针对当前自然环境下的苹果叶片病害识别中病害病斑小、空间分布特征不同以及特征相近病害识别困难的问题,设计DEFL (DenseNet121+EfficientNet with focal loss and label smoothing)模型。首先,该模型以并行的EfficientNet-B0网... 详细信息

该研究针对当前自然环境下的苹果叶片病害识别中病害病斑小、空间分布特征不同以及特征相近病害识别困难的问题,设计DEFL (DenseNet121+EfficientNet with focal loss and label smoothing)模型。首先,该模型以并行的EfficientNet-B0网络和DenseNet121网络为特征提取网络,以提升模型特征提取能力,其次引入结合标签平滑策略的焦点损失函数以加强模型对识别困难样本的关注。经测试,所提模型的识别准确率为99.13%,平均精度均值为98.47%。消融试验表明两项改进分别使模型平均精度均值提高了7.99和3.15个百分点。对比试验结果表明,DEFL模型平均精度均值较于ResNet50、Inception V3、ResNeXt模型以及分别融合这3种模型的EfficientNet-B0模型分别高出14.53、13.17、14.61、 6.4、 7.71以及8.91个百分点,模型规模分别小18.73、 7.7、 12.2、 83.62、 69.6以及60.09MB。Grad-CAM(gradient-weighted class activation mapping)热力图可视化结果表明所提模型重点关注了叶片病变区域。UMAP(uniform manifold approximation and projection)特征降维可视化结果表明所提模型提取的特征更具区分度。实际应用验证取得了97.73%的总体准确率以及95.82%的平均精度均值。综上,该研究提出的DEFL模型能够为苹果病害防治提供有效参考。

关键词：病害图像识别苹果叶片 EfficientNet DenseNet121

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中国生态用地稳定性空间分异及其影响因素

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生态学报 2023年第14期43卷 5764-5775页

作者：张秋梦贾宝全李彤刘文瑞李晓婷中国林业科学研究院林业研究所北京100091 国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 国家林业局城市森林研究中心北京100091 清华大学建筑学院北京100084

生态用地稳定性是生态用地数量与质量双重保护的重要载体。基于2000、2010、2020年的GlobeLand30土地利用数据,借助地理信息系统(GIS)空间分析方法,并应用生态用地稳定性指数,揭示中国2000—2020年生态用地稳定性空间格局特征;同时运用... 详细信息

生态用地稳定性是生态用地数量与质量双重保护的重要载体。基于2000、2010、2020年的GlobeLand30土地利用数据,借助地理信息系统(GIS)空间分析方法,并应用生态用地稳定性指数,揭示中国2000—2020年生态用地稳定性空间格局特征;同时运用地理探测器,探究中国生态用地稳定性的主要影响因素。主要研究如下:(1)近20年中国生态用地面积总体减少了近7.44×10^(4)km^(2),以新疆西北部缩减最为明显;同时,耕地(76.5%)、建设用地(11.3%)的侵占是生态用地缩减的主要原因。(2)近20年中国稳定性生态用地数量变化不大,其空间分布与“胡焕庸线”较一致,其中热点面积分布在“胡焕庸线”西北侧(42.3%),冷点面积在“胡焕庸线”东南侧(21.2%);以占稳定性总面积53%的高稳定等级的生态用地为主,集中分布在生态脆弱的西部地区,中(24%)、低(23%)稳定等级数量相差不大,多在人口密集、经济发达的中东部地区。(3)自然因素,特别是年降水量与年日照时数,对生态用地稳定性变化的影响最为显著;同时自然与社会经济因素的交互作用,相较单一影响因素对生态用地稳定性变化更具解释力。生态用地稳定性空间分异及其影响因素的深入探究,能在动态背景下为保障生态保护红线、实现国土空间优化配置与规划提供科学依据,有助于全面促进人地关系的可持续发展。

关键词：生态用地稳定性冷/热点分析影响因素地理探测器

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2001—2020年全球植被对极端气候的响应

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应用生态学报 2024年第11期35卷 2992-3004页

作者：焦鹏华牛健植苗禹博李君宜王迪北京林业大学水土保持学院北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 水土保持与荒漠化防治国家林业局重点实验室北京100083 北京林业大学林业生态工程教育部工程研究中心北京100083 国家林业和草原局林草调查规划院北京100083

探究全球植被与极端气候的时空变化和响应特征,对于应对全球气候变化和提高生态系统的稳定性具有重要意义。本研究基于欧洲中期天气预报中心的ERA5气候数据和MODIS归一化植被指数(NDVI)数据,运用Sen’s趋势分析、相关性分析和随机森林... 详细信息

探究全球植被与极端气候的时空变化和响应特征,对于应对全球气候变化和提高生态系统的稳定性具有重要意义。本研究基于欧洲中期天气预报中心的ERA5气候数据和MODIS归一化植被指数(NDVI)数据,运用Sen’s趋势分析、相关性分析和随机森林回归模型等方法,探究2001—2020年全球5种植被类型(北方森林和温带森林、热带森林、其他木本植被、草原、农田)NDVI对23个极端气候指数的响应特征。结果表明:研究期间,全球NDVI总体呈增长趋势,增长趋势最显著的植被类型为北方森林和温带森林,最不显著的是农田。极端气候指数方面,除少部分极端高温和低温指数呈降低趋势外,其余指数均呈增长趋势。在不同植被区,对NDVI影响最大的极端气候指数不同。相关性分析表明,在北方森林和温带森林、热带森林、其他木本植被、草原和农田区域,对NDVI影响最大的指数分别为冷昼日数、结冰天数、年降水总量、年降水总量、年降水总量;随机森林结果显示,对各植被区NDVI影响最大的指数分别为冷昼日数、热夜日数、霜冻天数、暖昼日数和寒冷时间持续指数。两种方法结果不同的原因在于相关性分析只反映变量间的线性关系,而随机森林回归模型可以捕捉更复杂的非线性关系。以上研究结果体现了全球植被对极端气候的响应具有显著的区域差异性和复杂性,这种差异性和复杂性可能是不同气候因子交互作用的结果。

关键词：极端气候全球植被归一化植被指数随机森林相关分析

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京津冀地区生态用地稳定性格局及其影响因素

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生态学报 2022年第24期42卷 9927-9944页

作者：李彤贾宝全刘文瑞张秋梦中国林业科学研究院林业研究所北京北京100091 国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 国家林业局城市森林研究中心北京100091

探索生态用地稳定性格局对动态背景下区域生态规划与管理具有重要意义。本文基于2000、2010、2020年京津冀地区生态用地数据基础,提取2000—2010和2010—2020年间稳定性生态用地,借鉴并应用生态用地稳定性指数予以衡量区域生态用地的时... 详细信息

探索生态用地稳定性格局对动态背景下区域生态规划与管理具有重要意义。本文基于2000、2010、2020年京津冀地区生态用地数据基础,提取2000—2010和2010—2020年间稳定性生态用地,借鉴并应用生态用地稳定性指数予以衡量区域生态用地的时空稳定效应,并利用ArcGIS平台空间统计工具对生态用地稳定性空间格局进行分析,最后基于地理探测模型对生态用地稳定性的影响机制及其区域差异进行探索。研究结果显示,(1)2000—2010年和2010—2020年,京津冀地区稳定性生态用地有所减少,集中分布在内蒙古草原生态区和燕山-太行山山地林生态区。(2)两时期生态用地稳定性指数分别为90.85%和83.86%,呈现“西北高、东南低”。生态用地稳定性指数等级结构显示前期极低稳定性和极高稳定性面积占绝对主导,后期极低、高和极高稳定性面积共同主导。生态用地稳定性指数空间格局呈现显著冷热点效应,热点区汇集在燕山-太行山山地林生态区和内蒙古草原生态区,冷点区集中在京津唐城市生态区和华北平原生态区。(3)整体研究区高程、坡度、地貌和土壤类型等地理要素解释力较高;平原区内温度因子解释力度最为突出,地理因素和社会经济因素的解释力度也均较显著;山区内国内生产总值、人口密度、居民点密度和道路密度等社会经济因素影响作用更加突出。

关键词：稳定性生态用地生态用地稳定性指数冷/热点分析地理探测器

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全球土壤含水量对植被和气候的响应

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生态学报 2025年第6期45卷 2682-2697页

作者：李君宜牛健植余新晓苗禹博王迪焦鹏华北京林业大学水土保持学院北京100083 中国林业科学院林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 北京林业大学水土保持与荒漠化防治国家林业局重点实验室北京100083 北京林业大学林业生态工程教育部工程研究中心北京100083 国家林业和草原局林草调查规划院北京100013

气候、植被和土壤含水量(Soil Moisture,SM)的变化密切相关,分析长时间序列SM、植被覆盖、气温和降雨的变化以及植被、气候对SM的影响,有助于揭示全球变暖背景下土壤含水量-植被-大气间相互作用关系,为水资源短缺、土地退化、水资源保... 详细信息

气候、植被和土壤含水量(Soil Moisture,SM)的变化密切相关,分析长时间序列SM、植被覆盖、气温和降雨的变化以及植被、气候对SM的影响,有助于揭示全球变暖背景下土壤含水量-植被-大气间相互作用关系,为水资源短缺、土地退化、水资源保护等生态环境问题提供理论支持。以全球MODIS产品和ERA5-Land为数据源,获取2001—2020年0—7 cm土壤层中的含水量SM1、7—28 cm土壤层中的含水量SM2、28—100 cm土壤层中的含水量SM3、28—289 cm土壤层中的含水量SM4、降雨、气温和归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)时序数据集,采用Sen趋势分析(Theil-Sen Median)、非参数统计检验(Mann-Kendall)、偏相关分析和复相关分析等方法,探究全球不同干湿气候区SM、降雨、气温和NDVI的时空变化特征及SM对降雨、气温和NDVI的响应关系。结果显示:(1)近20年来,全球不同干湿气候区SM总体呈现下降趋势,植被覆盖总体呈上升趋势;降雨量具体表现为“增-减-增”的变化趋势;气温总体呈上升趋势。(2)不同干湿气候区,SM与降雨的相关性随土壤深度的增加而减弱;除湿润区外,SM与NDVI均在SM2土壤层呈现较高的偏相关关系;除SM1土壤层外,不同干湿气候区SM与气温呈显著的负相关关系;除极干旱区,SM随土壤深度的增加对气温的敏感性减弱。(3)通过复相关分析探究各因子的驱动区(共同驱动区、气候驱动区、植被驱动区),SM变化主要受气候和NDVI的共同影响,受NDVI主导的区域面积较少,随着土壤深度的加深受气候主导的区域面积逐渐减小。

关键词：土壤含水量(SM) 归一化植被指数(NDVI) 气候-土壤-植被全球相互作用

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