典型黑土区地形与垄作特征对切沟发育的影响

【目的 】明确黑土区坡耕地切沟分级特征,明晰地形条件与耕作垄向对切沟发育的影响,揭示自然条件与人类耕作扰动下切沟侵蚀发育机理,为切沟侵蚀精准防控与黑土地保护利用提供关键科学支撑。【方法 】文章以典型黑土区坡耕地为研究区,基于2018年高分一号遥感影像数据和地形数据,采用目视解译结合野外详查的方法,获取研究区切沟长度、坡度、垄向角、垄作坡长、垄作坡度等指标,结合地貌学水系分级原理划分切沟等级,并分析人为垄作因素与自然因素对切沟发育的影响。【结果 】（1）研究区发育的234条切沟可分为4个等级,其中1级切沟数量最多,沟长随着切沟等级提升而呈增加趋势;（2）斜垄耕作占比最多、横垄（80～100°）次之,1级沟主要分布在横垄耕作（38%）,0～300 m垄长（81%）和0～2°垄作坡度范围内（48%）;(3)切沟数量随着海拔的增加出现先增加后减小的趋势,在海拔210～220 m切沟最多,随着海拔的增加,垄作坡长和垄向角呈增大趋势,而垄作坡度呈现减小趋势;（4）切沟数量在坡度2～4°最多,随着切沟坡度的增加,垄向坡长和垄向角度减小,垄作坡度增大。【结论 】分析黑土区切沟分级特征、空间分布及其影响...     

农业水资源监测文献计量分析

【目的】作为重要的自然环境与社会发展要素,农业水资源是人类进行农业生产活动的重要基础,对于保障粮食安全具有重要作用。文章对农业水资源监测领域研究态势进行定量分析,为未来研究提供参考依据。【方法】基于文献计量学方法,利用Web of Science核心数据库检索,应用VOSviewer、CiteSpace和Derwent Data Analyzer等软件构建文献数据的关系和可视化,分析1999—2018年农业水资源监测领域发文量趋势、主要研究力量和研究热点。【结果】(1)全球发文量呈上升趋势,2008年后发展速度明显提升,中国的发文量趋势与全球发展基本保持一致,整体处于上升趋势。(2)欧盟、美国、中国、澳大利亚和加拿大为全球在农业水资源监测技术领域的主要研究国家/地区,中国的发文量持续攀升但篇均被引较低。在前5名科研机构中,中国科学院发文量最高,美国地质调查局的篇均被引位居第1。(3)在研究热点方面,水质(water quality)是农业水资源持续监测的热点,近10年,气候变化(climate-change)成为关注的热点。【结论】目前,美国和欧盟在该领域具有较高发展水平,中国虽然在发文量上具有较快发展,但研究的竞争力有待提高。未来的农业水资源监测需从系统性和整体性等多角度开展研究,综合集成多源数据、多技术研发、大数据平台,实现农业水资源的可持续发展。     

美洲耕地利用格局及其时空变化特征

【目的】耕地时空格局变化特征分析是地表覆盖研究的热点问题之一。美洲作为全球重要的粮食生产区,其耕地数量和分布具有全球性战略地位,科学分析美洲耕地时空格局变化特征、过程和规律为耕地可持续发展提供科学参考。【方法】基于GlobeLand30数据集,运用数理统计和GIS空间分析等方法,系统分析了2000-2010年美洲耕地面积数量变化、空间分布及类型转化特征,并重点分析了亚马逊地区耕地格局变化状况。【结果】2010年美洲耕地总面积为52 875.05×10⁴ hm²;2000-2010年的10年间,美洲耕地总面积总体增加,面积增加约2 128.14×10⁴ hm²,增幅约4.19%。耕地面积增加最大国家为巴西,幅度达到9.51%,位居美洲国家之首,其次为阿根廷;减少最大国家为厄瓜多尔,面积减少101.14×10⁴ hm²。10年间美洲耕地复种指数增加2.42%,变化最为显著国家为巴拉圭、波多黎各。从耕地变化类型看,美洲新增耕地主要来源于林地、草地,而耕地减少主要是由于人造地表的侵占。美国耕地总量最多,但10年间耕地增长率较低,仅为0.08%,绝大部分损失的耕地转为人造地表,由于收获面积的减少导致复种指数减少了0.89%;巴西耕地总量仅次于美国,耕地大幅度增加主要来源于林地和草地,同时复种指数有较大程度提高。亚马逊地区作为美洲重要的生态和农业区域,10年间耕地增长8.41%,耕地增长伴随着森林、草地被大量破坏,尤其在巴西西南和厄瓜多尔表现最为剧烈。【结论】2000-2010年美洲耕地整体上呈现增加态势,国家间耕地利用格局变化差异明显;耕地主要来源于林地、草地和灌木,增长集中在巴西和阿根廷,耕地主要转出为人造地表,集中在美国。作为美洲重要的粮食生产区,亚马逊地区耕地面积和耕地复种指数都提高,两者同步增加一定程度上提高区域或全球粮食产量,但其带来的生态环境效益需要深入关注。     

饱和磁化后管壁缺陷处管材磁导率的有限元模拟

在管道内检测漏磁涡流复合技术中,涡流传感器信号不仅受到缺陷自身类型大小的影响,还受到缺陷处管材磁导率变化的影响.利用有限元模拟方法分析典型缺陷分别位于管道内、外壁时其周围管材相对磁导率的变化范围和趋势,发现相同规格尺寸内外缺陷区域的相对磁导率大小和变化趋势基本相同,相对磁导率与缺陷的深度和面积均存在关系,并通过测量检测...     

城乡交错带空间边界界定研究进展

摘要: 随着城市化进程的加剧,城乡交错带的空间变化剧烈。本文分析了前人对城乡交错带空间边界界定的相关研究,从划分指标角度提出城乡交错空间界定的三个主要方面：城市发展、人口角度、综合分析;归纳了城乡交错带空间界定研究具有：研究区域突出、研究方法较少、数据差异较大、深入研究不足等特征;探讨了未来的发展方向并首次提出在传统的“3S”：GIS、RS、GPS技术的广泛应用中合理的与二小“2S”： Statistic、Survey相结合,形成一个数据来源丰富,完善,处理技术先进的“5S”体系的理念。     

油气变径管道内检测器磁铁探头的设计与实现

常规的管道漏磁检测器无法满足长输变径管道的检测需求,故研制了 一种可变径检测器的磁铁探头机械结构.新设计的磁铁探头机械结构采用浮动分块形式,通过在40～48 in(1 in=2.54 cm)可变径检测器一前一后交错布置探头,实现了整体磁路结构优化.通过磁化能力测试、机械性能测试及整机牵拉测试一系列试验表明:该机械结构具...     

农作物遥感识别中的多源数据融合研究进展

农作物遥感识别是地理学和生态学研究的前沿和热点,多源数据在农作遥感识别中日益发挥重要作用。笔者从多源数据融合的角度,归纳了2000年后多源数据在农作物遥感识别中应用的总体概况,系统梳理并提炼了当前多源数据融合的主要融合技术和融合模式。围绕与多源数据融合和农作物遥感识别相关的关键词,在Google学术、ISI Web of Knowledge和中国知网中对2000-2014年间国内外发表的论文进行检索,并统计不同传感器的使用频率及结合方式。研究表明,以提高空间分辨率为目标的多源数据融合和以提高时间分辨率为目标的多源数据融合技术是当前的两种主要方式,可以在一定程度上实现时空尺度的扩展。前者的融合技术包括图像融合、正态模糊分布神经网络模型、成分替换、半经验数据模型融合及多分辨率小波分解等,可以提升遥感数据的空间分解力和清晰度,较好弱化混合像元产生的影响,但农作物光谱信息有一定程度的丢失或扭曲,农作物空间分布局部细节信息与纹理特征依然会缺失;后者的融合技术形式灵活多样,可分为同源数据联合扩展时序的时空优化技术和异源数据联合扩展时序的时空优化技术,其可以有效排除短时间段内农作物生育期交叉,但易受不同遥感数据源间光谱反射率或植被指数转换模型及光谱波段设置差异的影响。在融合模式方面,根据数据类型分为光学数据的融合、光学数据与微波数据的融合以及遥感与非遥感数据的融合,以实现卫星资源优势互补为宗旨,充分挖掘不同类型农作物在遥感数据上呈现的光谱、时间和空间特征差异信息。同样,农作物遥感识别研究中的多源遥感数据融合也存在诸多挑战,在未来一段时间内,完善不同传感器之间的合作、更深层次挖掘融合信息以及多尺度长时间序列的中高分辨率农作物空间分布数据集的需求是多源数据融合的农作物遥感识别研究的重点发展方向和亟待解决的问题。研究结果有助于更好地理解多源遥感数据融合的技术和模式,为摸清多源数据融合在农作物识别中总体进展提供支撑,同时也为其他多源数据融合研究提供借鉴。     

农作物空间格局变化模拟模型的MATLAB实现及应用

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。     

秦岭华中五味子生境特征及光适应性分析

为阐明秦岭华中五味子的天然生境特征及其对不同光照条件的响应规律,本研究应用群落数量分析方法对华中五味子天然群落进行了聚类和排序,测算了华中五味子的生态位宽度及其与主要灌木物种的生态位重叠程度,并测定了在不同光照条件下叶片的快速叶绿素荧光诱导曲线。结果表明,华中五味子在秦岭山区的生境可被聚为4类：北亚热带针叶林;暖温带针阔混交林;暖温带落叶阔叶混交林;常绿、落叶阔叶混交林。在4种生境的灌木层中,华中五味子重要值排位均在前20%,属于林下灌木的主要物种之一。对7种环境因子进行过前向选择和Mente Carlo检验,最终筛选出郁闭度和坡位2种生态因子,总共提取了79%的环境信息量。在各种生境中,华中五味子生态位宽度较宽,与林下其它灌木的生态位重叠度较大,表明其与林下灌木物种间存在较强的种间竞争。在无遮荫的全光照条件下,植株比叶面积(SLA)降低,PSⅡ最大光化学量子产量下降,叶绿素荧光快速动力学曲线(OJIP)中出现明显K点,均表明强光照使叶片的光合效率受到抑制,并可能影响到植株的能量分配模式。华中五味子4种自然生境均为林下环境,过强的光照会导致其光合效率下降,建议在人工生态栽培时应尽量模拟...     

基于遥感数据的大尺度区域水田空间格局及生态服务价值变化分析

受经济和气候驱动,长江经济带水田空间格局发生了显著变化,影响区域粮食安全与生态安全。本研究基于1990-2015年土地利用遥感监测数据,利用GIS的空间分析功能,探究长江经济带水田空间格局动态变化特征,采用当量因子法计算生态系统服务价值（ESV）,分析了水田变化的综合影响。结果表明：1）1990-2015年长江经济带水田规模持续缩减,共减少了17390km²,减幅呈增长态势具有显著地域差异,长江中上游与下游的水田减幅相差约为9.56%。其中下游减幅较大,水田占区域比例随之降低,中上游恰好相反。2）由于经济建设及水产养殖的发展,水田主要转化为建设用地和水系,水田主要由水系、旱地和湿地等转化而来。长江三角洲城市群、长江中游及成渝城市群的水田变化最为剧烈,建设用地侵占水田扩张的现象分布广泛,水田转为水系主要在两湖平原局部地区。3）水田与其他生态系统的转化对ESV是正影响,水田转为水系对此贡献最大,其转化规模决定了不同时期ESV净增量的大小,水系转化为水田损失的价值最多,建设用地侵占水田次之。不同市域的水田变化情况不一致,因此ESV增减情况具有明显差异。4）生态系统服务中水文调节、水资源供给增强的同时,食物生产、气体调节受到严重损害,与水资源规模扩大和水田资源大量流失有直接关系。研究结果有助于揭示长江流域水田的时空变化过程及其对各项生态系统服务的影响,可为区域土地利用规划、农业政策与生态可持续发展提供理论支持。