检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2018年第22期34卷 102-110页

作者：王飞杨胜天丁建丽魏阳葛翔宇梁静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

基于机器学习预测干旱区(如新疆)土壤盐分的研究目前较少涉及且敏感变量的筛选还需深入探讨。该研究比较5种机器学习算法(套索算法,The Least Absolute Shrinkage and Selection Operator-LASSO;多元自适应回归样条函数,Multiple Adapti... 详细信息

基于机器学习预测干旱区(如新疆)土壤盐分的研究目前较少涉及且敏感变量的筛选还需深入探讨。该研究比较5种机器学习算法(套索算法,The Least Absolute Shrinkage and Selection Operator-LASSO;多元自适应回归样条函数,Multiple Adaptive Regression Splines-MARS;分类与回归树,Classification and Regression Trees-CART;随机森林,Random Forest-RF;随机梯度增进算法,Stochastic Gradient Treeboost-SGT)在3个不同地理区域(奇台绿洲,渭-库绿洲和于田绿洲)的性能表现;参与的变量被分为6组:波段,植被相关变量集,土壤相关变量集,数字高程模型(digital elevation model,DEM)衍生变量集,全变量组,优选变量组(全变量组经过算法筛选后的变量集合)。通过算法筛选,以示不同研究区的盐度敏感变量。同时借助以上述6组结果评判算法的性能。结果表明:综合分析6个变量组的R2和RMSE,预测精度排名如下:优选变量组>植被指数变量组>土壤相关变量组>波段>DEM衍生变量组。由于结果不稳定,全变量组未参与排名。在所有变量中,植被指数(EEVI,ENDVI,EVI2,CSRI,GDVI)和土壤盐度指数(SIT,SI2和SAIO)与土壤盐度相关性高于其他变量。综合评价以上5种算法,Lasso和MARS的预测结果出现极端异常值,但其预测结果能基本呈现土壤盐分空间分布格局。CART的结果能清晰分辨灌区和非灌区土壤盐分的分布态势,但二者内部并无太多变化且稳定性较差。RF和SGT的结果显示,二者在3个绿洲的土壤盐分值域范围和土壤盐分空间分布格局相似,纹理信息相对其他3个算法更为丰富。更为重要的是,算法在各个地区的结果都较为稳定。二者相比,SGT验证精度相对最高,其次为RF。

关键词：土壤盐分遥感机器学习绿洲 Landsat OLI 数字高程模型新疆

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基于变量优选与机器学习的干旱区湿地土壤盐渍化数字制图

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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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“一带一路”国家和地区百年尺度干旱化特征分析

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地球信息科学学报 2017年第11期19卷 1442-1455页

作者：王飞丁建丽魏阳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

为了充分了解"一带一路"国家和地区百年的干旱变化规律和趋势,探索其干湿变化情况,本文利用标准化降水蒸散指数SPEI(Standardized Precipitation Evaporation Index)1901-2013年12个月和3个月尺度的0.5°×0.5°... 详细信息

为了充分了解"一带一路"国家和地区百年的干旱变化规律和趋势,探索其干湿变化情况,本文利用标准化降水蒸散指数SPEI(Standardized Precipitation Evaporation Index)1901-2013年12个月和3个月尺度的0.5°×0.5°数据,结合线性趋势、PCA主成分分析、Mann-Kenndall非参数检验和小波分析等方法研究多时间尺度下干旱趋势和周期变化特征。结果表明,研究区百年尺度内(1901-2013)干旱指数和面积呈现波动上升趋势,但干旱化进程缓慢,60%以上地区呈现缓慢变湿趋势,SPEI指数发生显著上升地区面积百分比为25.38%,发生显著下降地区面积仅占12.02%。MK检验和PCA分析均显示15°~35°N的中低纬度地区干旱化程度最为严重,主要地区为北非及阿拉伯半岛、伊朗高原,常年呈现显著干旱状态,而俄罗斯、哈萨克斯坦、印度半岛以及中国和蒙古两国干湿变化季节性特征明显。基于Morlet小波分析的周期分析显示,年际和季节SPEI指数的周期特征既具有相似性,又存在一定的差异性,尺度越小干湿变化交替越明显,尺度越大虽有全局特征但所展示的周期不能通过显著性检验,最终得到可用显著周期年际SPEI变化显著尺度为2~4 a,干旱特征在此尺度的周期中时间变化显著。

关键词： SPEI 一路一带趋势分析 PCA分析小波分析

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基于Sentinel-2A/B的新疆典型城市不透水面提取及空间差异分析

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遥感学报 2022年第7期26卷 1469-1482页

作者：段潘张飞刘长江新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐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

随着城市化进程加快,自然地表物理结构及属性的变化使得城市不透水面不断增加,进而造成城市土地覆盖类型剧烈变化,极大地影响着其环境质量和生态循环。因此,探讨不透水面的空间变化规律,对建设生态、和谐、宜居城市变得极为重要。本文... 详细信息

随着城市化进程加快,自然地表物理结构及属性的变化使得城市不透水面不断增加,进而造成城市土地覆盖类型剧烈变化,极大地影响着其环境质量和生态循环。因此,探讨不透水面的空间变化规律,对建设生态、和谐、宜居城市变得极为重要。本文选取新疆维吾尔自治区(简称新疆)典型城市(乌鲁木齐、喀什、哈密及克拉玛依)主城区为研究区,通过对Sentinel-2A/B影像L2范数归一化处理,结合增强型归一化差值不透水面指数ENDISI(Enhanced Normalized Difference Impervious Surface Index),采用最大类间方差法(OTSU)自适应确定阈值,提取2017年和2019年新疆典型城市不透水面。结果表明:L2范数归一化处理与ENDISI结合能较好的突显不透水面与非不透水面的差异;OTSU自适应确定的阈值能够很好的区分不透水面,经示例验证(2019年乌鲁木齐主城区),不透水面提取结果总体精度为86.60%,Kappa系数为0.73。通过对不透水面空间差异分析可知:从剖面线角度分析得出乌鲁木齐北部、喀什中部和北部及哈密中东部和北部ENDISI指数值均显著增加,而克拉玛依北部和中西部区域ENDISI指数值增加较少;从不透水面盒维数分析中得出,新疆典型城市的盒维数值均呈增加趋势,城市结构复杂度不断增强,其中哈密盒维数值最大,乌鲁木齐盒维数值最低,且哈密的盒维数值变化幅度最大,克拉玛依的盒维数值变化最小。本文可为新疆典型城市内涵式发展提供科学指导,为干旱区城市生态环境保护提供理论依据。

关键词：遥感城市不透水面 Sentinel-2A/B ENDISI OTSU 盒维数新疆维吾尔自治区

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基于谐波分析算法的干旱区绿洲土壤光谱特性研究

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光学学报 2019年第2期39卷 391-401页

作者：张子鹏丁建丽王敬哲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

土壤有机质(SOM)含量是评价土壤肥力的重要指标。以新疆渭-库绿洲为研究区,对室内获取的SOM含量及反射光谱数据进行Savitzky-Golay (S-G)平滑和一阶微分(FD)预处理。在此基础上,为减小敏感波段遴选对建模精度的影响,引入谐波分析(HA)算... 详细信息

土壤有机质(SOM)含量是评价土壤肥力的重要指标。以新疆渭-库绿洲为研究区,对室内获取的SOM含量及反射光谱数据进行Savitzky-Golay (S-G)平滑和一阶微分(FD)预处理。在此基础上,为减小敏感波段遴选对建模精度的影响,引入谐波分析(HA)算法对全波段光谱数据进行谐波分解。基于主成分分析(PCA)降维后的7个主分量对SOM含量进行基于反向传播(BP)神经网络、遗传算法(GA)-BP神经网络和多元线性回归(MLR)方法的定量估算,并对估算精度进行比较。结果表明:HA预处理后的光谱数据与SOM含量的相关性相较于FD数据有了明显提高;非线性模型BP神经网络的估算精度明显高于线性模型MLR;在非线性模型中,GA-BP模型的估算精度最高,其决定系数为0.92,预测集的均方根误差为3.92×10^(-3),相对分析误差为1.93。验证了HA算法深度挖掘光谱数据的有效性,经过GA优化的BP神经网络模型可以提高SOM含量的估算精度,为土壤属性的光谱定量估算提供借鉴。

关键词：遥感高光谱有机质谐波分析主成分分析遗传算法反向传播神经网络

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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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近30年吐鲁番哈密地区植被生态需水估算

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生态学报 2024年第19期44卷 8699-8715页

作者：胡金虎丁建丽张子鹏王娇刘景明新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐830046 新疆绿洲生态自治区重点实验室乌鲁木齐830046 新疆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

新疆吐鲁番哈密地区(简称“吐哈地区”)属极端干旱区,光照时间长、昼夜温差大,生态环境脆弱,生态环境问题尤为突出,水资源有效利用对生态环境保护具有重要作用。吐哈地区植被生态需水在总需水量中占据显著比重,对于维护区域生态平衡和... 详细信息

新疆吐鲁番哈密地区(简称“吐哈地区”)属极端干旱区,光照时间长、昼夜温差大,生态环境脆弱,生态环境问题尤为突出,水资源有效利用对生态环境保护具有重要作用。吐哈地区植被生态需水在总需水量中占据显著比重,对于维护区域生态平衡和可持续发展具有重要意义。基于生态保护重要性分级,统计研究区总植被面积与各生态保护等级区植被面积,分别采用改进的彭曼公式法、潜水蒸散发法与生态分区综合计算法估算1990—2020年吐哈地区不同生态保护等级的植被生态需水量。结果表明:(1)三种方法估算的吐哈地区总植被生态需水量在1990—2020年期间呈现波动变化,改进的彭曼法估算结果由50.18亿m^(3)变化到57.8亿m^(3),潜水蒸散法估算结果由54.42亿m^(3)变化到51.85亿m^(3),生态分区估算结果由45.58亿m^(3)变化到52.03亿m^(3)。(2)极重要生态保护等级区的近30年植被需水量在三种估算方法下均增长,其中改进的彭曼公式法估算结果增长最大,由12.12亿m^(3)增长到18.54亿m^(3)。(3)对比三种植被生态需水估算方法,1990—2020年每5年期间估算的植被生态需水总量变化趋势基本一致,每种方法估算的相应生态保护等级区内植被生态需水量变化趋势一致,说明生态分区估算植被生态需水量的方法是合理的,可为植被生态需水的估算提供参考。

关键词：生态保护等级生态区植被生态需水改进的彭曼公式潜水蒸散法

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遥感分析中亚地区生态系统水分利用效率对干旱的响应

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农业工程学报 2018年第9期34卷 145-152,313,314页

作者：邹杰丁建丽秦艳王飞新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐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 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

生态系统水分利用效率(water use efficiency,WUE)是碳水循环中的重要参数。全球干旱在未来几十年将会持续增加,干旱对生态系统WUE的影响研究成为了区域及全球尺度上的研究热点与难点。该文研究中亚地区生态系统WUE对干旱的响应。以中亚... 详细信息

生态系统水分利用效率(water use efficiency,WUE)是碳水循环中的重要参数。全球干旱在未来几十年将会持续增加,干旱对生态系统WUE的影响研究成为了区域及全球尺度上的研究热点与难点。该文研究中亚地区生态系统WUE对干旱的响应。以中亚5国及中国新疆为研究区,利用基于中分辨率成像光谱仪的总初级生产力产品和蒸散产品计算2000—2014年生态系统尺度上的WUE,使用归一化植被指数和陆地表面温度计算温度植被干旱指数分析干旱区生态系统WUE与干旱的关系。结果表明,WUE对干旱的响应在不同地区和植被类型中表现出一定的差异;当干旱发生时,干旱区生态系统WUE对干旱通常表现出负面响应,同时干旱对生态系统WUE有滞后影响;干旱事件结束后,生态系统WUE与干旱指数呈现正相关关系;另外,干旱区生态系统WUE对干湿环境突变敏感,当环境从干旱转向湿润,郁闭灌木林,农田,森林,草地,稀疏灌木林WUE分别增加了30.03%,49.57%,18.39%,54.71%,49.28%,WUE的快速增长表明了干旱区生态系统有较强的恢复力稳定性。

关键词：干旱遥感生态水分利用效率中亚响应滞后影响

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渭库绿洲土壤盐渍化时空变化特征

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林业科学 2019年第9期55卷 185-196页

作者：何宝忠丁建丽刘博华王敬哲新疆大学资源与环境科学学院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大学绿洲生态教育部重点实验室

【目的】探明渭库绿洲土壤盐渍化时空变化特征,分析影响土壤盐渍化遥感监测的植被物候特征和陆面地表参数的重要性,为干旱区绿洲盐渍化及荒漠化的治理提供科学依据。【方法】基于MODIS-NDVI数据反演得到历年植被物候特征,耦合植被指数... 详细信息

【目的】探明渭库绿洲土壤盐渍化时空变化特征,分析影响土壤盐渍化遥感监测的植被物候特征和陆面地表参数的重要性,为干旱区绿洲盐渍化及荒漠化的治理提供科学依据。【方法】基于MODIS-NDVI数据反演得到历年植被物候特征,耦合植被指数、干旱指数、影像反射率等陆面地表参数和植被物候特征作为Cubist回归树模型的输入因子,预测渭库绿洲2006—2016年土壤含盐量。【结果】渭库绿洲生长季开始时间集中于5—6月,生长季结束时间集中于11—12月;绿洲内部累积生物量值较高,集中于6.08~9.20;绿洲荒漠过渡带的累积生物量值较低,集中于3.64~6.08;仅用物候参数预测土壤含盐量的精度较低,而耦合物候参数和陆面地表参数预测土壤含盐量的精度(均方根误差RMSE=9.02,可决系数R2=0.72)显著高于只用陆面地表参数(RMSE=12.66,R2=0.22)或只用物候参数预测土壤含盐量的精度(RMSE=13.29,R2=0.12);温度干旱植被指数、绿洲内部累积生物量值、盐分指数、修改型土壤调整植被指数和蓝波段反射率等参数在预测土壤含盐量方面具有较高的相对重要性,表明土壤含水量、植被长势情况、植被累积生物量和可见光反射率是监测盐渍化的重要参数;渭库绿洲区域主要分布的是非盐渍化地和轻盐渍化地,土壤含盐量年平均值为7.08 g·kg^-1a^-1;绿洲农业区内部的土壤含盐量较低,基本上是非盐渍化地;在绿洲东部和南部外围绿洲的土壤含盐量较高,主要是中度盐渍化地;土壤盐渍化主要呈不显著减少趋势,减少幅度集中于0.00~0.764 g·kg-1a^-1;少部分区域呈增加趋势,主要分布在绿洲中部区域和靠近塔里木河的南部区域,增加的幅度集中于0.00~0.742 g·kg^-1a^-1;2007年盐渍化程度最重,土壤含盐量均值为12.68 g·kg^-1, 2011年盐渍化程度最轻,土壤含盐量均值为4.61 g·kg^-1。【结论】运用回归树模型能够建立完备的土壤-环境关系知识,能有效地提取区域土壤盐渍化信息。耦合植被物候参数使预测土壤盐渍化的精度显著提高,不同物候特征与土壤含盐量有明显的对应关系。渭库绿洲区域土壤盐渍化主要呈减少趋势,少部分区域呈增加趋势,盐渍化治理效果显著。主要受人为因素影响,渭库绿洲部分区域的土壤含盐量呈增加趋势,因此需要针对这些区域制定合理的盐渍化治理和生态环境保护措施。

关键词：土壤盐渍化植被物候陆面地表参数 Cubist回归树 MODIS

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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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