- 陈云浩;王思佳;赵逸飞;王明国;
农业高光谱遥感作为遥感科学、农业科学等多学科交叉研究领域,近年来取得了快速发展。伴随着精准农业概念的提出与发展,农业高光谱遥感面临新的发展机遇和挑战。该文从作物生物生化参量反演、农业生产监测、农情信息监测方面综述了农业高光谱遥感的发展动态;在此基础上,展望了今后农业高光谱遥感将在实验室近景高光谱技术、"航空"多角度高光谱遥感、航天高光谱遥感、结合AI技术的高光谱图像分析等方面得到快速发展。
2019年05期 v.35 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 2775K] [下载次数:2353 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:57 ] |[阅读次数:33 ] - 邓磊;毛智慧;陈云浩;段福洲;李京;
为了解成像几何关系对叶绿素含量与红边光谱响应之间关系的影响,利用无人机搭载高光谱成像仪对大豆和玉米进行多角度观测并构建二向反射分布函数(BRDF)模型,分析红边波段反射率与叶绿素相对含量(SPAD)的相关性在观测主平面中随观测角度变化的规律。研究发现:1)两种作物红边波段反射率与SPAD值均为负相关,在714 nm处具有最大相关系数(约-0.5);2)BRDF特性的差异导致观测角度对大豆的影响超过玉米,即:后向40°~45°观测可显著提升大豆SPAD值的相关性,而玉米在-30°~30°内不敏感;3)BRDF校正可显著提升无人机航测结果与冠层SPAD值的相关性。结果表明,遥感观测的角度效应严重影响红边波段对冠层叶绿素含量的光谱响应,且不同作物类型间差异巨大;研究结果可为高精度的农作物冠层叶绿素含量反演提供依据。
2019年05期 v.35 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 5342K] [下载次数:667 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:10 ] |[阅读次数:11 ] - 李永梅;张学俭;
以"宁杞7号"枸杞叶片为研究对象,探讨了枸杞叶片光谱随水分含量的变化特征;分析了光谱指数与枸杞叶片水分含量的相关性并构建了叶片水分含量遥感监测模型。研究发现,可见光(500~650 nm)、近红外(900~1 360 nm)及短波红外波段(1 360~2 500 nm),枸杞叶片光谱均随水分含量的降低而升高,其中,近红外波段和短波红外波段增加趋势显著,是监测枸杞叶片水分含量的敏感波段。筛选出枸杞叶片水分含量遥感监测的典型光谱指数为全球植被水分指数(GVWI)、归一化差异水体指数(NDWI)、水分胁迫指数(MSI)、比值/归一化植被指数(R/ND)和光化/生理反射指数(PRI)。基于典型光谱指数构建的多元线性回归模型为枸杞叶片水分含量遥感监测最优模型,其预测精度达到0.750。因此,利用光谱指数监测枸杞叶片水分含量是可行的。
2019年05期 v.35 16-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 967K] [下载次数:317 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:11 ] |[阅读次数:19 ] - 姚胜男;蒋金豹;史晓霞;王文佳;孟豪;
通过野外实验对天然气微泄漏胁迫下大豆冠层叶绿素含量(Canopy Chlorophyll Content,CCC)进行高光谱估测,进而根据CCC的变化信息辅助判断天然气微泄漏信息。对大豆冠层光谱进行分数阶微分处理,根据各微分光谱与CCC的相关性选取敏感波段,构建各微分阶数下的多元线性回归模型和BP(Back-Propagation)神经网络模型,并对模型进行精度评价,筛选出天然气微泄漏胁迫下大豆CCC高光谱估测的最优模型。通过对各模型的精度评价可知:基于0.5阶微分的BP神经网络模型建模集R~2为0.914、RMSE为0.241 g/m~2、RPD为3.351,验证集R~2为0.873、RMSE为0.294 g/m~2、RPD为2.465,在所有模型中,其精度最高、预测效果最好,且稳定性好。因此,该模型可用于天然气微泄漏胁迫下大豆CCC的高光谱估测。
2019年05期 v.35 22-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1894K] [下载次数:228 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:7 ] |[阅读次数:8 ] - 张明政;苏伟;朱德海;
农作物冠层叶面积指数(LAI)和叶片叶绿素含量(LCC)是农业定量遥感中的重要反演参数。该文以Sentinel-2影像为数据源,基于PROSAIL辐射传输模型,结合基于正则化的代价函数优化和基于光谱响应函数及高斯噪声的反演策略,反演夏玉米冠层LAI和LCC。与实测光谱对比分析可知,大气校正后的Sentinel-2影像反射率及PROSAIL模型具有较高的精度。验证结果表明,LAI、LCC的反演结果总体精度较高,与实测值相关性较好,其中,三叶期LAI、LCC的R~2分别为0.62、0.49,拔节期LAI、LCC的R~2分别为0.53、0.59。基于PROSAIL模型改进反演策略可为农作物参数反演提供研究思路和理论依据,也能够为农作物生长过程监测提供数据支持。
2019年05期 v.35 28-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 2737K] [下载次数:1428 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:36 ] |[阅读次数:31 ] - 邵琦;陈云浩;杨淑婷;赵逸飞;李京;
玉米品种直接影响到玉米的产量和品质,事关农业收入和食品安全,因此,如何准确、高效、无损地鉴别玉米品种具有重要意义。该文基于高光谱成像系统采集3个品种共600粒玉米在533~893.4 nm波段(共146个波段)范围的高光谱图像,对其进行校正和预处理,利用Boruta算法筛选有效波段。在全波段、全波段和纹理信息、有效波段以及有效波段和纹理信息4种特征组合下,利用随机森林算法进行玉米品种识别研究。结果表明:4种特征组合下,随机森林的平均分类准确率达76.25%,Kappa系数均在0.6以上,分类效果均优于传统的偏最小二乘判别分析方法;从4种特征组合的分类结果看,融合纹理信息的随机森林判别模型识别精度显著提升,分类准确率达77.20%,Kappa系数在0.64以上;基于有效波段和纹理信息判别模型的分类准确率达78.30%,Kappa系数为0.675。由此可见,有效波段和纹理信息特征组合下的随机森林算法能充分利用高光谱图像的光谱和纹理信息,准确地鉴别玉米品种,为玉米品种的自动识别提供了一种新方法。
2019年05期 v.35 34-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1692K] [下载次数:595 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:22 ] |[阅读次数:63 ] - 马菁;刘垚;张学俭;
针对宁夏枸杞蚜虫适生分布区域不明确、预测预报体系落后、防治不及时、枸杞农残超标等问题,该文应用生态位模型并结合GIS空间分析技术,开展了宁夏枸杞蚜虫适生分布预测研究。利用枸杞蚜虫发生种群数量与时空数据、气候等环境数据以及宁夏地理信息空间数据,基于Maxent模型法构建枸杞蚜虫适生地理分布预测模型,分析了宁夏枸杞蚜虫的适生地理分布特征以及生态环境因子对枸杞蚜虫分布的影响。根据模型预测结果可知,枸杞蚜虫在宁夏的适生区总面积为6 492.67 km~2,占宁夏土地总面积的9.78%,主要位于宁夏中北部地区,其中,高适生区面积占总适生区面积的2.52%;主要影响环境因子包括年平均气温、最暖季度平均温度、最湿季度平均温度、最暖月最高温度、8月平均降水量。该研究对于及时掌握宁夏枸杞蚜虫潜在分布并进行科学防治具有指导意义。
2019年05期 v.35 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1491K] [下载次数:300 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:14 ] |[阅读次数:20 ] - 王姣;李志沛;张立福;黄长平;
综合考虑棉花黄萎病多"症状"特征对黄萎病遥感精准监测及其抗性鉴定和防治工作具有重要意义。该文结合黄萎病胁迫下棉花冠层光谱响应的生理机制,基于Relief-F算法优选出对棉花黄萎病不同"症状"变化敏感的特征谱段(531 nm、699 nm、701 nm、1 404 nm),构建了一种新的棉花黄萎病病情指数(Cotton Verticillium Wilt Index,CVWI),并建立了基于支持向量机(SVM)的黄萎病遥感监测模型。研究表明:与传统病害植被指数相比,CVWI综合考虑了黄萎病导致的棉花水分、叶绿素、叶黄素、红边等理化与生理参数变化,可更好指示黄萎病病情;基于CVWI的黄萎病监测模型精度高于传统表现最好的色素比值指数(Pigment Specific Simple Ratio chl-b,PSSRb),模型的精确率、召回率与F1值分别提高了19%、6%、13%。研究结果可为棉花黄萎病大面积遥感精准监测提供新的思路与方法。
2019年05期 v.35 46-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 722K] [下载次数:518 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:11 ] |[阅读次数:25 ]
- 高贞;艾廷华;李成名;
Voronoi图作为空间剖分的几何构造,广泛应用于空间分析、空间查询、空间建模等领域。然而,传统方法生成的常规Voronoi图仅适于理想条件,忽略了地理空间的异质性、条件性、复杂性,难以模拟真实地理现象并揭示动态过程规律。为此,该文提出了一种异质空间Voronoi图构建方法:采用正六边形构建栅格结构以消除正方形各向异性的影响,引入水流扩展思想改进原始活动像素主动生长算法;同时,集成区块属性、生成元权重、外力作用等地理约束条件,构建不同应用型的异质空间Voronoi图。实验结果表明:该算法构建的Voronoi图精度更高,能够充分顾及空间异质性,具有更符合真实地理场景的数据建模能力;且该算法对于各类地理对象具有普适性。
2019年05期 v.35 52-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 5725K] [下载次数:312 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:3 ] |[阅读次数:5 ] - 蓝贵文;陶彦妤;庞立阳;冯凯文;
结合结构实体几何法(Constructive Solid Geometry,CSG)与边界表示法(Boundary Representation,B-Rep)在管网建模中的优缺点,该文提出一种基于CSG/B-Rep混合数据模型的城市地下管网三维建模方法,实现了管件和管线的三维模型构建。根据不同类型管件和附属物的连接特征,计算管点模型与管线准确匹配所需的旋转参数;利用3DS Max擅长于精细建模、SuperMap便于高效构建大规模三维场景的特点,基于CSG方法和3DS Max构建了各种造型管件及附属物的精细三维模型;在此基础上利用SuperMap渲染大规模三维管网场景。以南宁市某区域地下管网为例进行三维建模,验证了该建模方法的可行性。
2019年05期 v.35 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1902K] [下载次数:487 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:15 ] |[阅读次数:6 ] - 卢宏亮;赵明松;刘斌寅;张平;陆龙妹;
以安徽省为研究区域,将Boruta算法用于特征筛选,选择最优变量组合输入支持向量回归(SVR)模型,经参数优化和核函数对比后,选择最优的SVR预测模型进行土壤pH值空间分布制图。结果表明:1)使用Boruta算法筛选后的特征变量建模优于全部变量建模;特征变量重要性分析表明,年均降水(MAP)是影响安徽省土壤pH值的最重要因素,多尺度山谷平坦指数(MrVBF)、多尺度山脊平坦指数(MrRTF)和年均温(MAT)等特征变量均对土壤pH值有较重要的影响。2)选择径向基函数(RBF)作为核函数建立SVR模型进行土壤pH值预测最为合理;参数C=1,γ=0.125时,SVR模型精度最高,可以解释土壤pH值变异的74%,验证集R~2为0.62。3)土壤pH值预测制图结果表明,安徽省土壤pH值空间分布呈由北至南逐渐降低的趋势,符合"南酸北碱"特征,且预测制图的统计结果与样本点的统计结果基本一致。将Boruta算法与SVR模型结合可以提高土壤pH值的预测制图精度,且模型的泛化能力较强。
2019年05期 v.35 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 991K] [下载次数:650 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:21 ] |[阅读次数:10 ]
- 张菁;路紫;董雅晴;
随着航空市场合作领域不断拓宽,多机场系统(MAS)终端空域航空流动态研究已成为关键基础性科学问题。该文以京津石3°×3°经纬度范围内4个机场终端空域2 h航空流实时数据为研究对象,构建小粒度滑动窗口方法,生成热区图、时序图和流向图,分析京津石MAS终端空域航空流动态特征。研究发现:在大型枢纽机场附近流量集聚并受多机场汇流的影响形成条带分布;航班时刻资源配置与机场空域容量所决定的流时分布具有集中/波动分异特征;在航线网络作用下,流向分布以大型枢纽机场为中心向外辐射并在多机场共同作用下发生变形。流量、流时与流向的时空聚类及其在新空域结构组织中的应用,体现出空域灵活使用的效果,与以往平衡空域流量、平衡时刻资源等有极大不同。MAS终端空域航空流动态特征的识别结果可用于多机场空域资源统一调控,以实现协同运行下的全容量效益。
2019年05期 v.35 73-79+117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1644K] [下载次数:208 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:7 ] |[阅读次数:11 ] - 靳鑫洋;王素元;聂建亮;李豪;吴勇生;王金月;
该文提出了一种基于Delaunay三角网边长阈值与激光点云的建筑物立面结构提取方法。首先对建筑物点云数据进行去噪等预处理,并采用RANSAC算法对点云数据进行立面分割,然后构建Delaunay三角网,并利用三角网边长的统计信息,自动设置区分长短边的阈值,以此提取建筑物立面点云的边界点。实验结果表明,该方法能够有效地提取较为完整的建筑物立面结构,且与平面投影法提取结果对比也验证了其可靠性。
2019年05期 v.35 80-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 4525K] [下载次数:352 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:16 ] |[阅读次数:39 ] - 王闰杰;李志远;赵飞;张宇;
在顺序数据同化系统中,一般假设模型的误差符合高斯白噪声的统计特性,然而白噪声是一种十分理想的噪声,实际情况中,模型的噪声均为有色噪声,若仍将其当作白噪声进行处理,将会影响数据同化结果的精度。针对模型的有色噪声控制问题,该文提出了状态改正数自适应方法。该方法基于状态改正数信息对模型的有色噪声直接进行估计,从而降低有色噪声对顺序数据同化结果精度的影响。而后将该方法、经典卡尔曼滤波同化法、向量增广法及协方差矩阵自适应法分别应用到目标位置跟踪数值算例中,对几种方法得到的同化结果进行对比分析,验证了该文提出的状态改正数自适应方法对顺序数据同化系统模型有色噪声控制的有效性和实用性。
2019年05期 v.35 85-88+125页 [查看摘要][在线阅读][下载 878K] [下载次数:116 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:13 ] - 冯雅兴;龚希;徐永洋;谢忠;蔡惠慧;吕霞;
目前岩性识别多基于人工判别方法,需要一定的专业背景和丰富的判别经验。该文提出基于岩石新鲜面图像与孪生卷积神经网络结构的深度学习岩性自动识别方法,兼顾岩石数据的全局图像信息和局部纹理信息。首先利用孪生卷积神经网络中的子通道提取岩石图像的全局和局部特征信息,再将特征信息融合以构建统一描述子,最后根据描述子信息识别岩性。选取野外拍摄的岩石图像作为模型验证数据,通过专家命名构建深度学习样本库对模型进行验证和分析。实验结果表明,该文提出的基于AlexNet孪生卷积神经网络对岩石数据的适用性较强,对岩性的识别精度达89.4%,能很好地区分岩石类型。
2019年05期 v.35 89-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1643K] [下载次数:835 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:35 ] |[阅读次数:27 ]
- 梁流涛;杨越;段琳琼;郑保利;
针对河南省水资源短缺的现状,提出农业虚拟水的"资源诅咒"效应假说,考察经济增长与农业虚拟水的关系。基于河南省18个省辖市2000-2014年的面板数据,利用动态面板数据模型验证"资源诅咒"假说并探讨其传导机制。主要结论如下:1)河南省客观存在农业虚拟水的"资源诅咒"效应,说明丰富的农业虚拟水资源对河南省经济增长有一定的阻碍作用;2)河南省农业虚拟水"资源诅咒"效应的传导路径主要是通过对物质资本投入、人力资本投入、技术创新的"排挤"效应发生作用,按照从强到弱排序为技术创新、物质资本投入和人力资本投入。
2019年05期 v.35 95-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1531K] [下载次数:385 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:4 ] |[阅读次数:11 ] - 胡盈;韩增林;
城市群决定着区域的经济发展,而辽中南城市群是拉动东北地区经济增长的重要增长极,研究其经济网络结构有利于探究其发展规律。该文利用城市流模型对引力模型进行改进,模拟城市联系强度,并运用社会网络分析法构建经济网络结构分析模型,探索辽中南城市群经济网络结构特征及变化。研究发现,辽中南城市群呈现出多数城市联系松散、双核心中心性较明显、核心向外辐射能力强而反馈较弱的网络特征;城市群内由3个子群演化为4个子群,其中盘锦有边缘化的趋势。依据辽中南城市群网络结构特点,提出"一轴两翼"的集群未来发展模式。
2019年05期 v.35 101-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1928K] [下载次数:1358 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:41 ] |[阅读次数:4 ] - 孙雷刚;王绍强;徐全洪;王苗苗;
为准确评估京津冀地区生态系统生产力状况,该研究收集整理了近30年(1983-2012年)的气象观测和遥感数据,基于BEPS生态过程机理模型估算了该地区森林、农田、草地和灌丛等不同生态系统总初级生产力(GPP)和净初级生产力(NPP),并分析了其时空格局及变化趋势,探讨了其与气候变化的关系。结果表明:1)该地区生态系统整体表现为碳汇功能,GPP、NPP年均总量分别为234.6 Tg C、123.12 Tg C;2)近30年间生态系统生产力表现为波动增加的变化趋势,GPP、NPP年均总量分别增加0.704 Tg C、0.112 Tg C;3)不同生态系统生产力具有明显的差异,从净光合固碳能力上看,灌丛年均NPP最高(781.77 g C/m~2),其次为森林(652.65 g C/m~2)、农田(584.15 g C/m~2)、草地(278.41 g C/m~2)、湿地(103.29 g C/m~2);从变化趋势上看,森林生态系统生产力增加趋势较显著(P<0.01),GPP年均增加6.41 g C/m~2,NPP年均增加2.69 g C/m~2,其次为草地、灌丛;4)该地区生态系统生产力与降水呈极显著的正相关(P<0.001),而与气温、日照的相关性较弱;另外,降水对GPP的影响是气温的2.11倍,对NPP的影响是气温的3.95倍,表明降水是影响该地区生态系统生产力变化的主要气候因子,其次是气温。
2019年05期 v.35 109-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 5748K] [下载次数:671 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:10 ] |[阅读次数:61 ]
- 王凯;甘畅;杨亚萍;张淑文;
将行政隶属关系作为影响旅游经济网络联系的重要因素,借助社会网络分析法(SNA)和空间分析方法,探析长江中游城市群旅游经济网络结构演化特征及其驱动因素。研究发现:1)长江中游城市群旅游经济整体网络密度逐渐增长,关联结构向多向化、密集化和复杂化方向发展;2)各城市旅游经济联系愈加频繁和便利,旅游经济网络呈多核心模式,各城市间的"旅游经济距离"日趋捷径化,更多的城市在区域旅游经济要素传输中起着关键的"桥接"作用;3)旅游经济网络关联呈明显的"核心—边缘"结构与"行政派系"结构,边缘区覆盖范围不断缩小且溢出效应持续增强,武汉都市圈、环长株潭城市群和环鄱阳湖城市群的旅游经济开放程度稳步提升;4)QAP分析显示,行政隶属关系、空间近邻关系、时间距离和旅游投资等因素对长江中游城市群旅游经济网络结构的影响显著。
2019年05期 v.35 118-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 2836K] [下载次数:2052 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:78 ] |[阅读次数:7 ] - 曹炳汝;樊鑫;
为深入了解港口物流与腹地经济的关系,探讨二者的互动机制,该文以太仓港为例,将港口和腹地经济系统划分为港口物流和腹地经济两个子系统,分别选取相应指标,应用协同模型对苏南地区以及上海、南通两市2007—2016年间各个指标的面板数据进行分析,计算出太仓港与腹地经济区域的协同度,并应用引力模型计算出太仓港与腹地间的引力值,以证明两者间存在协同关系。结果表明:同一城市与太仓港口物流间的协同程度因时间不同而有所差异,且随着时间推移,协同度不断升高;太仓港口物流高度协同区域重心由西向东发展,特别是向上海、南通集聚;太仓港与腹地间的引力值与协同度相关联。
2019年05期 v.35 126-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 2008K] [下载次数:2596 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:60 ] |[阅读次数:4 ] - 李飞;
线性文化遗产是跨越时空的遗产巨系统,它是容纳多种遗产类型的大型文化聚落,我国"一带一路"倡议正是基于丝绸之路和海上丝路这两条重要线性遗产的文化符号提出的。近年"古道旅游"已经成为一种重要的旅游方式,它进一步强化了遗产、旅游和空间三者间的关系。从空间视角出发,探究线性文化遗产空间结构演化的一般规律,将有助于把握其发展轨迹和功能演进,并对其进行科学保护与旅游开发利用。主要研究结论有:1)线性文化遗产空间结构要素包括节点、廊道和辐射域面,三者以"点-轴"、"点-辐"和"轴-辐"交互影响的空间组织形式存在;2)建立线性文化遗产空间结构演化模型,通过6个发展阶段和3条发展路径来解释线性文化遗产空间结构演化的一般规律;3)增长极理论、点-轴理论、极化-涓滴理论等空间理论可用于解释线性文化遗产空间结构的演化过程,理论解读过程正是线性文化遗产新兴课题的发现过程,期待更高水平学者介入此领域研究,从而助推其发展;4)晚近旅游发展成为推动线性文化遗产复兴的重要因素,很多线性文化遗产正因旅游而被保护和挖掘,旅游对其未来演化之影响不容忽视。
2019年05期 v.35 133-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1079K] [下载次数:1296 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:27 ] |[阅读次数:16 ]