检索结果-内蒙古大学图书馆

1960—2020年新疆主要作物需水量时空特征分析

作物学报 2023年第12期49卷 3352-3363页

作者：何旭刚买买提·沙吾提夏梓洋师君银贺小宁盛艳芳李荣鹏新疆大学地理与遥感科学学院/新疆绿洲生态教育部重点实验室/新疆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

作物需水量和作物灌溉需水量的时空分析对水资源优化配置和灌溉制度制定至关重要。为了解新疆主要作物棉花、春小麦、冬小麦和玉米生育期需水量和灌溉需水量的时空特征及影响因素,本文基于1960—2020年逐日气象观测数据,采用Penman-Mont... 详细信息

作物需水量和作物灌溉需水量的时空分析对水资源优化配置和灌溉制度制定至关重要。为了解新疆主要作物棉花、春小麦、冬小麦和玉米生育期需水量和灌溉需水量的时空特征及影响因素,本文基于1960—2020年逐日气象观测数据,采用Penman-Monteith公式和单作物系数法,利用去趋势预置白(TFPW)的Mann-Kendall(TFPW-MK)研究4种作物需水量变化特征,并通过重标极差(R/S)分析法预测未来作物需水量和灌溉需水量的时空演变趋势;运用随机森林模型的重要协变量特征识别原理,分析气象因素与作物需水量的重要性排名,探究了作物需水量的变化成因。结果表明:1)61年来,新疆主要作物需水量总体呈现“先增后减又增”的变化趋势;作物需水量和灌溉需水量从大到小均依次为:棉花>玉米>冬小麦>春小麦;空间上呈现“南疆>北疆、东南>西北、东部>西部”的格局;主要作物需水量变化范围为:棉花为381.20~991.20 mm(均值为654.94 mm),玉米为350.26~924.48 mm(均值为607.98 mm),春小麦为361.96~709.69 mm(均值为464.89 mm),冬小麦为266.47~753.62 mm(均值为495.70 mm);灌溉需水量变化范围为:棉花为49.49~975.88 mm(均值为563.19 mm),玉米为52.47~910.85 mm(均值为530.18 mm),春小麦为42.58~701.29mm(均值为409.28 mm),冬小麦为21.94~741.77 mm(均值为418.26 mm),自80年代中后期开始,灌溉需水量下降幅度大于需水量。2)TFPW-MK分析中,近61年来,分布在塔里木盆地北部边缘的沙雅和阿克苏、东疆的巴里坤等12个站点需水量呈上升趋势;分布在塔里木盆地中部的塔中、北疆的克拉玛依和南疆的阿图什等区域的27个站点需水量逐步降低;其余站点呈上下波动。3)使用R/S方法对未来需水量的预测中,北疆的塔城、托里、富蕴和乌鲁木齐站,东疆的巴里坤,南疆的沙雅、乌恰、塔中、且末和柯坪等站点4种作物需水量和灌溉需水量在未来会减少,而东疆的红柳河、巴里坤与巴音布鲁克的春、冬小麦需水量在未来呈现上升趋势。4)在作物全育期中,风速和气温是新疆主要作物需水量的最重要影响因素,而降水对新疆主要作物需水量的重要性最小。该研究较为全面的为新疆农业高效用水和灌溉措施的制定提供决策和依据。

关键词：新疆农作物需水量 TFPW-MK法 R/S分析法随机森林

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基于遥感生态指数的吐哈地区生态环境变化研究

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干旱区地理 2022年第5期45卷 1591-1603页

作者：王瑾杰丁建丽张子鹏新疆大学地理与遥感科学学院新疆乌鲁木齐830017 新疆大学新疆绿洲生态重点实验室新疆乌鲁木齐830017 新疆智慧城市与环境建模普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830017

以吐鲁番市和哈密市(简称吐哈地区)为研究对象,基于MODIS多光谱传感器2000、2006、2012年和2018年的遥感数据,采用4个表征湿度、干度、热度和绿度的指数,建立和绘制吐哈地区多个时期的遥感生态指数(Remote sensingecologyindex,RSEI),... 详细信息

以吐鲁番市和哈密市(简称吐哈地区)为研究对象,基于MODIS多光谱传感器2000、2006、2012年和2018年的遥感数据,采用4个表征湿度、干度、热度和绿度的指数,建立和绘制吐哈地区多个时期的遥感生态指数(Remote sensingecologyindex,RSEI),并对该地区的生态环境质量及土地利用转换情况进行了定量分析。结果表明:近20 a来,吐哈地区的绿度指数平均增加0.0244,热度指数平均降低0.0241,而湿度和干度指数整体的变化接近于0;其中,热度指数与RSEI具有负相关性。总体而言,2000—2018年吐哈地区的生态环境质量表现为略微下降的趋势;其中,吐鲁番市的鄯善县RSEI变化幅度最大,环境质量表征数据在区域下降幅度中排列首位,哈密市的巴里坤哈萨克自治县环境质量减少的幅度最小。近20 a来,吐哈地区的草地面积有明显增加,但需控制草地开垦及过度放牧,防止区域生态环境恶化。

关键词：遥感生态指数 MODIS数据时空变化吐鲁番市哈密市

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渭干河—库车河绿洲地表水水质空间分布特征

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中国水土保持科学 2019年第5期17卷 93-99页

作者：木哈代思·艾日肯买买提·沙吾提依克丽曼·阿布都米提马春玥新疆大学资源与环境科学学院智慧城市与环境建模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

基于2016年4月及2017年5月野外水质考察数据,结合Gibbs图、Piper三线图和地统计学方法对西北典型干旱区渭干河-库车河绿洲地表水水质变化及其空间分布特征进行研究,探讨区域地表水水质状况,依期为该绿洲水资源管理与评价提供有利依据。... 详细信息

基于2016年4月及2017年5月野外水质考察数据,结合Gibbs图、Piper三线图和地统计学方法对西北典型干旱区渭干河-库车河绿洲地表水水质变化及其空间分布特征进行研究,探讨区域地表水水质状况,依期为该绿洲水资源管理与评价提供有利依据。研究结果表明:2016年研究区灌溉水水质指标(p H、EC、TDS、Cl^-、Ca^2+、K^+、Mg^2+)含量相对2017年较高,而SO4^2-、HCO3-、Na^+含量比2016年高,结合Piper图可以初步判断水化学类型主要为Cl-SO4-Na-Mg、Cl-SO4-Ca-Mg、HCO3-Cl^-SO4^-Na^-Ca-Mg,其水化学组成整体的自然起源主要受自身蒸发-浓缩与风化溶解作用的共同影响。地表水水质指标(EC、Ca^2+、Na^+、Mg^2+、Cl^-、SO4^2-)在空间分布上基本相似,且在库车河中下游较为显著,其主要原因是研究区地势北高南低地形等自然因素及人为因素加剧盐渍化程度,使生态环境遭到破坏。

关键词：水质变化地统计学 Piper图空间分布

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基于随机森林算法的土壤有机质含量高光谱检测

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干旱区地理 2019年第6期42卷 1404-1414页

作者：包青岭丁建丽王敬哲蔡亮红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

为了探讨既能保留光谱信息又能准确对土壤有机质含量进行快速检测。以新疆南部渭干河-库车绿洲内部73个土壤样点及其对应的高光谱数据为研究对象,采用小波变换与数学变换进行光谱数据预处理,分析各小波分解重构光谱在不同有机质含量与... 详细信息

为了探讨既能保留光谱信息又能准确对土壤有机质含量进行快速检测。以新疆南部渭干河-库车绿洲内部73个土壤样点及其对应的高光谱数据为研究对象,采用小波变换与数学变换进行光谱数据预处理,分析各小波分解重构光谱在不同有机质含量与不同土壤类型下光谱曲线差异,通过相关分析确定最大小波分解层并筛选敏感波段,结合灰色关联分析与随机森林预测分类模型对各小波分解特征光谱进行重要性分析,最后基于最优特征光谱建立多元线性预测模型并进行分析。结果表明:(1)耕作土壤与林地土壤光谱曲线波段相较盐渍土壤和荒漠土壤光谱曲线变化较为平缓,同时在水分吸收波段处,盐渍土壤光谱曲线吸收谷最深。(2)小波变换分解光谱与土壤有机质含量的相关性随着分解层数增加呈现先减后增趋势,在第6层中,特征光谱曲线与敏感波段数量变化趋于稳定,确定为小波变换最大分解层。(3)随机森林模型相比灰色关联分析对于各小波分解层因子的筛选符合预期,按照对土壤有机质含量影响从高到低排序为L3-(1/LgR)′、L4-(1/LgR)′、L6-(1/LgR)′、L5-(1/LgR)′、L2-(1/LgR)′、L0-1/LgR、L1-1/LgR。(4)在小波分解光谱中,中频范围特征光谱对干旱区土壤有机质含量的估测能力优于高频与低频范围特征光谱,同时基于L-MC建立的模型精度最高。研究表明:基于机器学习分类方法结合小波分解的土壤光谱有机质含量监测,可以有效的减少噪声波段干扰,并提高特征波段的分类预测精度。

关键词：高光谱土壤有机质含量小波变换随机森林

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艾比湖流域河流水化学季节特征及空间格局研究

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环境科学学报 2018年第3期38卷 892-899页

作者：朱世丹张飞张海威新疆大学资源与环境科学学院智慧城市与环境建模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

基于2016年5月和10月两次野外水质数据,综合应用空间分析和多元统计方法,系统分析了艾比湖流域河水水质的季节性特征及空间分布格局.结果表明:流域大部分地表水的SO_4^(2-)、Cl^-和HCO_3^-浓度并无显著差异,水化学类型处于水化学类型易... 详细信息

基于2016年5月和10月两次野外水质数据,综合应用空间分析和多元统计方法,系统分析了艾比湖流域河水水质的季节性特征及空间分布格局.结果表明:流域大部分地表水的SO_4^(2-)、Cl^-和HCO_3^-浓度并无显著差异,水化学类型处于水化学类型易变的区域.但结合Piper图可以初步判断艾比湖周边的水化学类型为SO_4^(2-)-Na^+型,精河及博尔塔拉河为HCO_3^--SO_4^(2-)-Ca^(2+)-Na^+型,奎屯河为SO_4^(2-)-Cl^--Na^+型.流域水化学组成整体的自然起源主要受自身蒸发-结晶作用与以碳酸盐岩为主的风化溶解作用的共同影响,大气降水的输入作用十分微弱.10月河流部分地区受农业、工业等人类活动影响,说明人为因素对流域内的水化学组成产生影响.结果研究可以为艾比湖流域水环境管理提供科学依据.

关键词：艾比湖季节性水质水质变化精河博尔塔拉河

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基于机器学习的绿洲土壤盐渍化尺度效应研究

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农业机械学报 2021年第9期52卷 312-320页

作者：陈香月丁建丽葛翔宇王飞王敬哲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 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 深圳大学自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室深圳518060

针对干旱区绿洲土壤盐渍化的生态环境问题,以新疆维吾尔自治区奇台绿洲为研究区,基于58个表层土壤盐度数据及与之对应的Landsat TM多光谱遥感影像数据,分别选取栅格重采样(空间分辨率为30~990 m)和邻域滤波(窗口尺度为3×3、5×... 详细信息

针对干旱区绿洲土壤盐渍化的生态环境问题,以新疆维吾尔自治区奇台绿洲为研究区,基于58个表层土壤盐度数据及与之对应的Landsat TM多光谱遥感影像数据,分别选取栅格重采样(空间分辨率为30~990 m)和邻域滤波(窗口尺度为3×3、5×5、…、31×31)两种尺度转换方法获取不同尺度下Landsat TM派生数据,并据此计算相应的环境变量(总数为720);随后利用梯度提升决策树(GBDT)模型在不同尺度下依托环境变量对土壤盐度进行模拟,并分析其定量关系。结果表明:单一尺度下,基于30 m空间分辨率的邻域滤波方法对土壤盐度的解析力总体优于栅格重采样模式,其最大解析力分别为78.55%、75.31%。混合多种尺度下,对土壤盐度的解析效果较单一尺度得到明显提升,解析力最高可达90.66%,有效实现了信息互补。栅格重采样模式相对于邻域滤波而言,其调整R 2波动范围更为宽泛,说明栅格重采样尺度变换方法相较于邻域滤波对土壤盐度-环境变量关系的表征更具灵敏性。

关键词：土壤盐渍化遥感尺度效应环境变量邻域滤波

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利用随机森林方法优选光谱特征预测土壤水分含量

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激光与光电子学进展 2018年第11期55卷 464-470页

作者：包青岭丁建丽王敬哲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

为了更加精确地分析土壤光谱中不同水分吸收带内的光谱吸收特征参数在估测土壤水分含量(SMC)中的重要性,以新疆渭干河-库车河绿洲为研究区,采集38个土壤样本进行土壤光谱反射率及SMC的测定。利用去包络线消除法提取反射光谱水分吸收特... 详细信息

为了更加精确地分析土壤光谱中不同水分吸收带内的光谱吸收特征参数在估测土壤水分含量(SMC)中的重要性,以新疆渭干河-库车河绿洲为研究区,采集38个土壤样本进行土壤光谱反射率及SMC的测定。利用去包络线消除法提取反射光谱水分吸收特征参数,包括最大吸收深度D、吸收谷右面积Ra、吸收谷左面积La、吸收谷总面积A、面积归一化最大吸收深度DA和对称度S,将反射光谱水分吸收特征与SMC进行相关性分析,通过随机森林方法对光谱水分吸收特征参数进行分类,获取各参数对SMC的重要性。运用多元逐步回归模型建立SMC反演模型。结果表明:D、A与SMC的相关性最高,同时2200nm及1400nm波段范围内的光谱吸收特征参数与SMC的相关性优于1900nm波段范围内的光谱吸收特征参数;对SMC影响较为重要的前5个参数分别为D2200、La2200、A2200、D1900和Ra2200;SMC的最佳预测模型是采用A2200、D2200建立的多元逐步回归模型,其建模集决定系数为0.88,建模集均方根误差为2.08,测试集决定系数为0.89,预测均方根误差为2.21,相对分析误差为2.80。随机森林分类能得到对土壤含水量影响较为重要的光谱水分特征参数,为干旱区精准土壤水分快速估测提供了新方法。

关键词：光谱学土壤水分含量随机森林吸收特征参数

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艾比湖区域水质空间分布特征及其与土地利用/覆被类型的关系

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生态学报 2016年第24期36卷 7971-7980页

作者：王娟张飞张月任岩于海洋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 新疆智慧城市与环境建模普通高校重点实验室乌鲁木齐830046

为深入了解艾比湖周边水质空间格局的变化,利用2014年5月及2014年10月实测水样采样点研究了艾比湖区域4个水质指标的空间变化趋势,包括p H、电导率、矿化度及全盐。结果表明:(1)探讨2014年内干湿季水质的空间分布趋势,从总体上看,p H表... 详细信息

为深入了解艾比湖周边水质空间格局的变化,利用2014年5月及2014年10月实测水样采样点研究了艾比湖区域4个水质指标的空间变化趋势,包括p H、电导率、矿化度及全盐。结果表明:(1)探讨2014年内干湿季水质的空间分布趋势,从总体上看,p H表现出明显的交错模式;电导率、矿化度及全盐在干湿季变化差异较大,高值均聚集在艾比湖周围,而在耕种土地、天然梭梭林附近值则较低;(2)分析各水质的空间自相关性,p H的HH主要分布于艾比湖北部,LL则主要集中于艾比湖南部。HL的分布,说明有较高p H值的点被有较低p H值的点所包围,表明了水质在一定程度上存在空间异质性。电导率、矿化度及全盐在沿着艾比湖周边到甘家湖梭梭林自然保护区随着地势的增高呈现出由HH-LH-LL的转变。(3)建立水质参数与各土地利用/覆盖类型之间的关系,研究表明研究区内林草地、盐渍地及耕地对水质的影响相对较为显著。(4)为了研究水质变化因素,选取耕地、林草地、盐渍地和未利用地与水质参数分别建立优选多元线性回归模型,所得到的相关系数R分别为0.58、0.72、0.74、0.71,结果表明优选拟合模型与数据的拟合程度较好。总之,开展艾比湖区域水质空间格局的变化趋势研究,对于干旱区水质的时空分布具有重要的理论和实际意义。

关键词：水质空间分布空间分析土地利用/覆被相关分析 GIS

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艾比湖流域盐渍土含水量光谱特征分析与建模

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中国水土保持科学 2017年第1期15卷 8-14页

作者：张海威张飞李哲井云清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 新疆智慧城市与环境建模普通高校重点实验室乌鲁木齐830046

盐渍土表层盐分累积与土壤含水量有着直接的关系。为了建立干旱区盐渍土含水量高光谱遥感监测模型,本文以艾比湖流域不同含水量的盐渍土为研究对象,采用光谱反射率变换和多元统计分析(MSAM)方法,对土壤含水量的光谱特征进行分析和建模... 详细信息

盐渍土表层盐分累积与土壤含水量有着直接的关系。为了建立干旱区盐渍土含水量高光谱遥感监测模型,本文以艾比湖流域不同含水量的盐渍土为研究对象,采用光谱反射率变换和多元统计分析(MSAM)方法,对土壤含水量的光谱特征进行分析和建模。结果表明:随着土壤含水量的增加,土壤反射率呈下降趋势;在一定范围内,波长越长,土壤光谱反射率与含水量的相关性越高,其中1 937 nm处的土壤光谱反射率与含水量具有最高的相关性(r=-0.636)。对土壤光谱反射率进行8种光谱反射率变换后,在此基础上利用多元统计方法分析盐渍土的不同含水量与光谱之间的相关性,筛选敏感波段,建立关系模型。得出对数一阶微分(Logarithm First Order Differential)在波长2 024和2 357 nm建立的模型以及均方根一阶微分(Root Mean Square First Order Differential)在波长1 972和2 357 nm建立的模型最优,相关系数r分别为0.894和0.865。基于上述模型作者构建了一种耦合模型,其相关性r=0.926比对数一阶微分模型提高了0.032,比均方根一阶模型提高了0.061;因此,所构建的盐渍土含水量估算模型是可行的,可以为遥感反演提供理论参考,对高光谱遥感反演具有一定意义。

关键词：光谱特征含水量模型艾比湖流域

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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

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农业工程学报 2019年第10期35卷 115-124页

作者：袁婕张飞葛翔宇郭婉臻邓来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

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... 详细信息

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。

关键词：干旱叶片高光谱 GWR模型盐生植物盐离子

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