检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2020年第19期36卷 124-131页

作者：马国林丁建丽韩礼敬张子鹏新疆大学资源与环境科学学院智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

土壤盐渍化是导致土壤退化和生态系统恶化的主要原因之一,对干旱区的可持续发展构成主要威胁。为了尽可能精确地监测土壤盐渍化的空间变异性,该研究收集新疆艾比湖湿地78个典型样点,其中选取54个样本作为训练集,24个样本作为独立验证集... 详细信息

土壤盐渍化是导致土壤退化和生态系统恶化的主要原因之一,对干旱区的可持续发展构成主要威胁。为了尽可能精确地监测土壤盐渍化的空间变异性,该研究收集新疆艾比湖湿地78个典型样点,其中选取54个样本作为训练集,24个样本作为独立验证集。基于Sientinel-2多光谱传感器(Multi-Spectral Instrument,MSI)、数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据提取3类指数(红边光谱指数、植被指数和地形指数),经过极端梯度提升(Extreme Gradient Boosting,XGBoost)算法筛选有效特征变量,构建了关于土壤电导率(Electrical Conductivity,EC)的随机森林(Random Forest,RF)、极限学习机(Extra Learning Machine,ELM)和偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)预测模型,并选择最优模型绘制了艾比湖湿地盐渍化分布图。结果表明:优选的红边光谱指数基本能够预测EC的空间变化;红边光谱指数与植被指数组合建模效果总体上优于其与地形指数的组合,3类指数组合的建模取得了较为理想的预测精度,其中RF模型表现最优(验证集R2=0.83,RMSE=4.81 dS/m,RPD=3.11);在整个研究区内,中部和东部地区土壤盐渍化程度尤为严重。因此,XGBoost所筛选出的环境因子结合机器学习算法可以实现干旱区土壤盐渍化的监测。

关键词：土壤盐分数字制图机器学习变量优选 Sentinel-2A

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2000-2019年新疆植被覆盖度时空格局及重心变化分析

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农业工程学报 2020年第20期36卷 188-194页

作者：王建国张飞新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 新疆大学智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室乌鲁木齐830046

植被对生态环境稳定有着极其重要的意义,研究植被覆盖变化及驱动机制,可为区域生态保护工作提供参考。该研究利用2000-2019年MODIS/EVI数据,基于像元二分法获取植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover,FVC),运用线性回归分析揭示了FVC... 详细信息

植被对生态环境稳定有着极其重要的意义,研究植被覆盖变化及驱动机制,可为区域生态保护工作提供参考。该研究利用2000-2019年MODIS/EVI数据,基于像元二分法获取植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover,FVC),运用线性回归分析揭示了FVC变化规律,进一步利用重心模型分析了植被、气温和降水的空间变化过程。结果表明:1)2000-2019年新疆平均FVC值为0.255,空间分布差异明显,以极低覆盖度为主,极高覆盖度区域主要分布在西北部、北部以及南疆的绿洲地区。2)新疆FVC呈上升趋势,变化平稳。东疆波动较大,2015年FVC高于平均值近20%,其他地区FVC在平均值5%上下波动;全疆植被减少趋势区域占总面积的53.04%,极显著恶化区域占总面积的4.73%。3)从重心迁移分析,气温是新疆FVC空间变化的主要驱动因素,在经度方向上呈正相关(相关系数为0.734);伊犁河谷地区植被重心和降水重心在经度方向上呈负相关(相关系数为−0.492)。新疆植被覆盖度低且分布不均匀,具有显著性变化(P<0.05)的像元主要分布在人类活动区域,好转区域面积大于恶化区域,生态恢复工作效果明显,在恶化区域应当继续加强植被保护工作。

关键词：遥感模型 EVI 植被覆盖度时空变化重心驱动机制

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克里雅河尾闾沙漠腹地绿洲胡杨年轮特征分析

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新疆大学学报（自然科学版）（中英文） 2022年第2期39卷 213-218页

作者：安外尔·阿卜杜热伊木戴岳师庆东张峰新疆大学生态与环境学院新疆乌鲁木齐830017 新疆绿洲生态自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830017 新疆大学地理科学学院智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830017

本文以塔克拉玛干沙漠腹地克里雅河尾闾达理雅博依绿洲的胡杨群落、胡杨-柽柳群落中的16棵胡杨(Populus euphratica)为研究对象,利用树木年轮学方法测取胡杨年轮的宽度,结合单因素方差分析对比了三处观测点胡杨年轮2010―2018年的生长特... 详细信息

本文以塔克拉玛干沙漠腹地克里雅河尾闾达理雅博依绿洲的胡杨群落、胡杨-柽柳群落中的16棵胡杨(Populus euphratica)为研究对象,利用树木年轮学方法测取胡杨年轮的宽度,结合单因素方差分析对比了三处观测点胡杨年轮2010―2018年的生长特征.结果表明:(1)2010―2018年胡杨年轮宽度总体上随着时间呈现变窄的趋势;(2)该绿洲西部的胡杨群落,胡杨年轮宽度随着时间的推移呈现窄-宽-窄的特征,年际差异极显著(P=0.006<0.05),该绿洲中部的胡杨群落年轮宽度随着时间无明显变化规律,年际差异极显著(P=0.005<0.05);(3)该绿洲西部的胡杨-柽柳群落中,胡杨年轮宽度随着时间呈现变窄的趋势,年际差异不显著(P=0.746>0.05);(4)胡杨群落中洪水与地下水埋深的变化、种内竞争及河流水量的变化均有可能影响胡杨的年轮宽度变化;(5)胡杨-柽柳群落中胡杨与柽柳的种间竞争可能影响胡杨的年轮宽度变化.

关键词：达理雅博依尾闾年轮宽度胡杨年际差异

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艾比湖流域草地生态系统环境健康遥感诊断

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草业学报 2020年第10期29卷 1-13页

作者：刘思怡丁建丽张钧泳张振华陈香月玛依拉·热西丁新疆大学资源与环境科学学院绿洲生态教育部重点实验室智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830046

为了能更好地了解艾比湖流域草地生态系统的健康状况,本研究以MODIS与Landsat数据为本底,引入信息熵分析艾比湖流域2001-2017年草地生态系统健康变化趋势,选用压力-状态-响应(pressure-state-response,PSR)模型评价2017年草地的健康现状... 详细信息

为了能更好地了解艾比湖流域草地生态系统的健康状况,本研究以MODIS与Landsat数据为本底,引入信息熵分析艾比湖流域2001-2017年草地生态系统健康变化趋势,选用压力-状态-响应(pressure-state-response,PSR)模型评价2017年草地的健康现状,结合流域草地生态系统生态环境健康变化趋势和现状,完成草地生态系统环境健康诊断。结果表明:1)2001-2017年艾比湖流域草地生态系统环境健康变化趋势为变好、基本不变、变差的区域分别占总草地面积的29.5%,59.4%和11.1%,呈现“稳中向好”的特点。2)2017年草地生态系统生态环境健康指数的范围为0.1097~0.3892,整体健康水平不高,需要加强对草地资源的保护管理。3)根据艾比湖流域草地生态系统综合治理建议图,治理区占总草地面积的39.1%,主要分布在山前草地和荒漠草地;保护区占总草地面积的34.2%,分布在部分山前草地;预防区占总草地面积的26.7%,主要在城镇较为集中的区域。

关键词：草地生态系统信息熵 PSR模型健康诊断

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积雪与气溶胶粒子混合的光谱反照率模拟研究

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光谱学与光谱分析 2020年第2期40卷 446-453页

作者：陈文倩丁建丽王鑫浦伟张喆石腾龙新疆大学资源与环境科学学院智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046 半干旱气候变化教育部重点实验室兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000

积雪中的黑碳气溶胶粒子会导致积雪光谱反射率显著下降,进而引起的气候辐射变化会推迟或提前积雪融化时间,严重影响了干旱区地表径流特征、区域水循环过程,由此引起的干旱区生态水文问题也越来越受到关注。2018年1月在新疆北疆地区开展... 详细信息

积雪中的黑碳气溶胶粒子会导致积雪光谱反射率显著下降,进而引起的气候辐射变化会推迟或提前积雪融化时间,严重影响了干旱区地表径流特征、区域水循环过程,由此引起的干旱区生态水文问题也越来越受到关注。2018年1月在新疆北疆地区开展积雪中气溶胶粒子观测实验,借助ASD地物光谱仪、Snow Folk积雪特性仪与HR-1024外场分光辐射度计等仪器获取原始积雪光谱数据与其他积雪参数,应用Snow,Ice,and Aerosol Radiation model(SNICAR)模型模拟了不同雪粒径下、不同太阳天顶角、不同Black Carbon(BC)浓度下的积雪光谱反照率变化状况,讨论了BC、雪粒径在不同光谱范围内敏感性,结果表明:太阳天顶角对雪面光谱反照率的影响在近红外波段比其他波段表现得更明显,在积雪光谱曲线中太阳天顶角从0°变化到80°,可见光波段600 nm处光谱反照率升高了0.045,近红外波段1000,1200和1300 nm处光谱反照率分别升高了0.16,0.225和0.249;在天顶角为60°时,雪粒径从100μm增大到800μm,对应的光谱反照率减少量最大可达到0.15,且100~300μm范围内的雪粒径比400~800μm范围内的引起光谱反照率的下降量明显增大,雪粒径的增大能使吸光性颗粒物的光吸收效应增强;随着BC浓度的增加,积雪反照率会显著下降,且不同浓度的BC对积雪的反照率的差值不同,随着BC浓度的增加,反照率的差值量越来越小。不同的BC浓度在近红外波段对光谱反照率影响较小,影响较大的范围主要集中可见光波段,在光谱800和1100 nm处,5μg·g-1的BC浓度使光谱反照率减小了0.13和0.04,5μg·g-1的BC可使350与550 nm处的光谱反照率减小0.25与0.23;比较不同粒径下,BC浓度对积雪光谱宽波段反照率的减少情况可发现,在BC存在的情况下,雪粒径的增加会增大BC的光吸收效应,且浓度越高,吸收增加的越多;从光谱指数角度表明BC在可见光波段350~740 nm比较敏感,相关系数较高;雪粒径在近红外波段1100~1500 nm比较敏感,尤其在1000与1300 nm左右,BC与雪粒径在积雪光谱曲线中的敏感波段相关性都较高,R 2高达0.9以上;最后将模型模拟的积雪反照率与实测数据进行验证对比,R 2为0.738,模拟效果较好,可为干旱区积雪光谱反照率的研究奠定数据基础。

关键词：干旱区积雪光谱反照率黑碳雪粒径光谱指数

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基于PMF模型的五彩湾矿区土壤重金属污染空间分布与来源解析

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中国矿业 2022年第11期31卷 62-70页

作者：孙小丽阿不都艾尼·阿不里哈力旦·艾赛都力叶盼青新疆大学地理与遥感科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆绿洲生态重点实验室新疆乌鲁木齐830046 智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830046 新疆大学生态学博士后流动站新疆乌鲁木齐830046

以新疆准东煤田五彩湾矿区周围土壤为研究目标,采集了100个表层土壤样本,采用地累积指数、潜在生态风险指数和综合风险指数对研究区土壤中Zn、Cu、Cr、Pb、Hg和As等6种重金属元素进行生态风险评估,并运用正定矩阵因子分析模型(PMF)解析... 详细信息

以新疆准东煤田五彩湾矿区周围土壤为研究目标,采集了100个表层土壤样本,采用地累积指数、潜在生态风险指数和综合风险指数对研究区土壤中Zn、Cu、Cr、Pb、Hg和As等6种重金属元素进行生态风险评估,并运用正定矩阵因子分析模型(PMF)解析土壤中6种重金属的来源和贡献率。研究结果表明:土壤中重金属Zn、Cu、Cr、Pb、Hg和As含量的平均值分别为69.60 mg/kg、23.42 mg/kg、59.15 mg/kg、22.37 mg/kg、0.033 mg/kg和6.71 mg/kg,含量浓度的大小为Zn>Cr>Cu>Pb>As>Hg, 6种重金属元素平均值均未超过国家一级标准和国家二级标准,其中,Zn、Pb、Hg和As超出了新疆土壤背景值,分别超出了1.01倍、1.20倍、1.15倍和1.94倍;分析地累积指数大小可知,土壤中Zn、Cu、Cr、Hg和As元素处于轻微污染状态或未污染状态,Pb元素处于中高度污染状态;潜在生态风险指数结果显示:重金属Zn、Cu、Cr、Hg和As均未被污染,Pb处于强度风险状态;综合风险指数结果表明:Hg元素的综合风险指数为7 870.59,处于存在极高的风险状态,而其他5种重金属存在的潜在风险水平属于低水平轻微风险;正定矩阵因子分析模型(PMF)解析出该地区土壤中6种重金属元素的污染源为自然因素、工业排放、交通运输、燃煤源、大气降尘和人类活动,其贡献率分别为20%、14%、14%、22%、20%、10%。本研究结果将为干旱地区土壤重金属污染防治和预警提供科学依据和理论基础。

关键词：五彩湾煤矿土壤重金属正定矩阵因子分析风险评价源解析

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乌鲁木齐市气溶胶光学厚度时空分布特征及潜在来源分析

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环境科学学报 2020年第5期40卷 1611-1620页

作者：玛依拉·热西丁丁建丽张喆张振华陈香月刘思怡新疆大学资源与环境科学学院智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

依据2009年1月—2019年7月MODIS/AQUA C6.1 MYD04_L2气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)日数据,在宏观视角下对乌鲁木齐市AOD时空分布特征进行分析,利用后向轨迹模式(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory,HYSPLIT)和潜在源贡献作用分析方法(Potential Source Contribution Function,PSCF)讨论气溶胶运输的季节性变化,并揭示研究不同季节对AOD影响较为明显的潜在源空间分布.结果表明:①乌鲁木齐市AOD呈显著的季节性差异,四季均值依次为:春季(0.328)>夏季(0.310)>秋季(0.273)>冬季(0.137),AOD高值区主要集中在市区.②AOD年内呈双峰分布,峰值分别对应为4月(0.402)和8月(0.346);10 a间AOD呈弱下降趋势,其中2014年最高(0.316),2017年最低(0.235),AOD均值为0.276.③春季和冬季乌鲁木齐市气团输送主要来自中亚地区,夏季和秋季则来自于天山周边地区;AOD主要潜在源区为乌鲁木齐市及其周边地区,对乌鲁木齐市空气质量具有显著影响.

关键词：气溶胶 MODIS_C6.1 时空分布潜在源区乌鲁木齐

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基于参数优化SVM方法识别盐生植被钠离子光谱特征

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光谱学与光谱分析 2020年第1期40卷 247-254页

作者：邓来飞张飞齐亚霄袁婕新疆大学资源与环境科学学院智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046 中亚地理信息开发利用国家测绘地理信息局工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830002

新疆盐渍土地分布广、面积大,在这些盐渍土地上生长着多种类型的盐生植物,它们对改良盐渍土地、维护生态稳定、促进生态平衡具有重要的现实意义。有关研究表明,许多盐土植物大量吸收钠,钠与钾都能增加细胞渗透压,以适应高盐环境,产生膨... 详细信息

新疆盐渍土地分布广、面积大,在这些盐渍土地上生长着多种类型的盐生植物,它们对改良盐渍土地、维护生态稳定、促进生态平衡具有重要的现实意义。有关研究表明,许多盐土植物大量吸收钠,钠与钾都能增加细胞渗透压,以适应高盐环境,产生膨压而促进细胞的伸长,因而对其生长是有益的,能部分代替钾的功能。因此掌握盐生植物的钠特征,有助于了解盐生植物对生态环境的长期适应和响应,使用高光谱技术实现有效诊断叶片钠特征。首先,对实测冠层高光谱数据,采用离散小波变换(DWT)和db5小波对原始光谱进行9层小波分解,求取最佳分解层数为5层。其次,对光谱数据进行5层db5小波分解,对分解后的高频分量和低频分量建立了小波植被指数,筛选出可敏感表征钠离子含量的小波植被指数。最后,利用SVR, LS-SVR, PSO-SVR和PSO-LS-SVR模型建立盐生植被钠离子含量的估算模型,并与由原始光谱构建的光谱植被指数建立的估算模型进行比较。此外,引入偏最小二乘回归模型PLSR作为对比,评价参数优化的支持向量机方法在高光谱技术估测盐生植被叶片钠离子含量的优势。结果表明:(1)5种模型预测结果表明, PSO能有效优化SVR和LS-SVR模型参数(c,g),提高模型精度和预测能力,优化后的模型具有预测精度高、泛化能力强以及稳健性能好等特点。(2)综合小波指数构建的模型是综合多尺度、多分辨率数据的反演模型,其能从不同侧面反映植被的信息,因而综合小波指数构建的4种模型优于单一小波指数构建的模型。(3)对比两种类型的植被指数反演结果,单一小波植被指数构建Na^+含量的预测模型可取得较好的预测效果,单一光谱指数估测Na^+含量效果不佳,这是因为小波变换可以减少原始光谱的噪声,凸显光谱的细节信息,增强其反演Na^+含量的精度;综合小波植被指数构建的模型精度和预测效果优于综合光谱指数构建的模型,原始光谱经小波变换后,可凸显更多的细节信息,提高高光谱反演叶片Na^+含量的能力。

关键词：盐生植被钠离子高光谱小波变换支持向量机

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耦合机器学习和机载高光谱数据的土壤含水量估算

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激光与光电子学进展 2020年第9期57卷 223-232页

作者：田美玲葛翔宇丁建丽王敬哲张振华新疆大学资源与环境科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046 新疆大学智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830046

准确估算土壤含水量(SMC),对干旱区的精准农业、水资源管理具有重要意义。针对传统估算方法和野外测量耗时、费力的问题,通过无人机平台获取新疆阜康市冬小麦样地的高光谱影像数据,分别利用一阶导数、二阶导数、吸光度、吸光度一阶导数(... 详细信息

准确估算土壤含水量(SMC),对干旱区的精准农业、水资源管理具有重要意义。针对传统估算方法和野外测量耗时、费力的问题,通过无人机平台获取新疆阜康市冬小麦样地的高光谱影像数据,分别利用一阶导数、二阶导数、吸光度、吸光度一阶导数(FDA)、吸光度二阶导数对原始高光谱数据进行预处理;采用随机森林(RF)、梯度提升回归树(GBRT)和极端梯度提升(XGBoost)三种算法进行特征变量重要性遴选,基于地理加权回归(GWR)建立模型。结果表明:FDA的预处理效果最佳,以FDA-GBRT为基础的模型效果最优,建模集与验证集的决定系数(R2)分别为0.890、0.891,四分位数间隔为3.490;GBRT算法相较于RF和XGBoost算法优势较为突出,多数模型建模集与验证集的R^2均大于0.600;GWR模型对SMC的预测建模有效,可为干旱区农业生态系统的管理与保护提供理论支撑。

关键词：土壤含水量无人机高光谱数据机器学习地理加权回归模型

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基于不同卫星光谱模拟的土壤电导率估算研究

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干旱区地理 2020年第1期43卷 172-181页

作者：曹肖奕丁建丽葛翔宇梁静陈文倩陈香月唐普恩新疆大学资源与环境科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046 新疆大学智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830046

土壤电导率(Electrical conductivity,EC)是评价土壤盐渍化的重要指标。通过实测新疆艾比湖湿地自然保护区土壤EC及可见光-近红外光谱数据,利用波谱响应技术模拟Landsat 8 OLI、Sentinel 2、Sentinel 3卫星的宽波段数据。构建宽波段模... 详细信息

土壤电导率(Electrical conductivity,EC)是评价土壤盐渍化的重要指标。通过实测新疆艾比湖湿地自然保护区土壤EC及可见光-近红外光谱数据,利用波谱响应技术模拟Landsat 8 OLI、Sentinel 2、Sentinel 3卫星的宽波段数据。构建宽波段模拟数据及其5种预处理后的三维光谱指数(Three-dimensional spectral index,TDSI),采用梯度提升回归树算法(Gradient boosting regression tree, GBRT)建立3种卫星土壤EC估算模型,并比对加入TDSI后模型精度的变化。结果表明:在不同土壤EC条件下,3种卫星具有相似的光谱趋势,均在红、近红外波段附近反射率较高;TDSI与土壤EC相关性基本均在0.4以上,最大程度保留了与土壤EC敏感度高的红、绿、蓝、近红外、短波红外波段信息;GBRT对于土壤EC估算能力表现突出,3种卫星对土壤EC的最佳预测精度R2分别为0.831、0.847、0.903,在加入TDSI后,R2分别提高至0.835、0.857、0.935,综合分析发现,Sentinel 3对土壤EC估算效果最佳(R2=0.935,均方根误差RMSE=2.986 mS·cm-1,赤池信息准则AIC=57.500)。通过利用波谱响应技术结合TDSI深度挖掘波段间的协同信息,采用GBRT验证了不同卫星对土壤EC的估算效果,二者相结合可以有效提升模型预测精度,为干旱区土壤盐渍化定量监测与防控提供有利指导。

关键词：波谱响应土壤电导率光谱预处理三维光谱指数梯度提升回归树

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