河北坝上地区草地退化指示种的高光谱特征波段识别

草地生态系统对发展畜牧业、保持水土和维持生态平衡有重要作用,实时、准确地监测草地的退化具有重要意义。高光谱遥感能够大幅度提高草地退化进程中植被结构退化的识别精度,为草原退化研究开辟新领域。利用高光谱遥感技术进行植被结构退化鉴别时,特征波段的选择和提取至关重要。根据地面实测高光谱数据,对河北坝上地区3种退化指示种和2种优势物种光谱反射曲线进行对数变换处理,采用均值置信区间对原始光谱和变换处理后的对数光谱进行波段选择,提取了退化指示种的光谱特性,并利用Manhattan距离对所选择的波段进行识别检验。结果表明:(1)与2种优势物种苔草(Carex pediformis)和羊草(Leymus chinensis)相比,退化指示种狼毒(Stellera chamaejasme)的特征波段为402~412 nm,冷蒿(Artemisia frigid)的特征波段为627~689、715~929和929~1 033 nm,星毛委陵菜(Potentilla acaulis)的特征波段为705~721 nm;(2)在上述特征波段内,同种植被的Manhattan距离值显著小于异种植被的Manhattan距离值,狼毒、冷蒿和星毛委陵菜的Manhattan距离值分别为0.006 6、0.310 1和0.385 5;(3)在可见光范围内,退化植被与主要优势植被的光谱差异不明显,经对数变换后,其差异被放大,易于提取特征波段,且基于均值置信区间的植被原始光谱曲线与对数光谱曲线相结合方法的特征提取结果更精细,最终确定狼毒的特征波段为402~412 nm,冷蒿的特征波段为627~689、758~924和940~1 033 nm,星毛委陵菜的特征波段为705~721 nm。     

工业区土壤高光谱特性及其重金属含量预测研究——以上海市闵行区为例

土壤的高光谱能够反映土壤信息,利用光谱数据能够快速高效地预测土壤重金属含量。以上海闵行工业区土壤为研究对象,分析研究区土壤光谱曲线所包含的土壤信息,通过光谱反射数据多种低阶微分变换形式以增强光谱特征,并通过相关分析获取土壤铜(Cu)、铬(Cr)、锰(Mn)、铅(Pb)、锌(Zn)含量的特征波段位置,构建土壤重金属高光谱反演模型。结果表明,工业区土壤重金属Cu、Cr、Mn、Pb、Zn存在明显积累,含量平均值依次为29.38、106.32、583.14、34.13、111.15 mg·kg-1,均超过上海市土壤环境背景值,且表现出复合污染和同源性的特点;土壤光谱曲线除受铁氧化物(409.55 nm)、有机质(825～900 nm)、水(1 400～1 425 nm)的影响存在光谱曲线吸收带外,走势均随波长增加而上升;最优特征波段均出现在近红外波段范围内,Cu为1 440.21 nm,Cr为834.44 nm,Mn为984.98 nm,Pb为1 440.21 nm,Zn为1 642.50 nm;利用特征波段光谱反射率的低阶微分变换形式作为建模因子建立土壤重金属含量的高光谱反演模型,发现均方根二阶微分(RMSTD)变换、倒数一阶微分(RTFD)变换、倒数对数二阶微分(ATSD)变换相较于原始一阶微分(FD)、二阶微分(SD)变换更能提高预测精度,多元逐步回归线性模型(SMLR)建模效果优于偏最小二乘回归(PLSR)模型,SMLR建模R2均大于0.65,验证R2除Mn外(R2=0.400)均大于0.5。基于SMLR建立的高光谱反演模型具有较高的预测精度、稳定性与可靠性,对工业区土壤重金属含量进行高光谱反演建模具有可行性。     

基于高光谱的邯郸市土壤重金属统计估算模型研究

土壤重金属富集严重制约城市发展,对居民健康造成潜在威胁。该研究旨在定量估算土壤重金属含量,提高土壤重金属监测时效性,从而为土壤保护管理工作提供决策参考和理论支持。该文依据化学检测所得土样重金属含量与地物光谱仪(ASD)获取的土壤反射光谱数据,通过对土壤重金属光谱特性的分析,确定光谱反演特征波段,研究并建立了邯郸市土壤重金属基于不同光谱变换指标的多元逐步回归(SMLR)和偏最小二乘回归(PLSR)统计估算模型,通过模型验证与对比,探索邯郸市土壤各重金属含量的最优反演模型。结果表明:(1)微分处理能普遍改善模型预测效果,二阶微分指标的PLSR与MLSR模型效果较佳;(2)PLSR与SMLR两种建模方法相比,总体上PLSR建模和预测的均方根误差RMSE较小、模型修正系数Adjust R~2较大,表明PLSR模型预测效果更好;(3)基于反射率倒数对数的二阶导数的PLSR模型反演效果较优,其中Cu、Ni、Zn、Hg,检验精度Adjust R2均超过0.8。     

西藏高寒河谷沙地不同演替阶段植被的高光谱特征

裸露沙地、稀疏草本、灌草过渡和灌丛群落是高寒沙地植被演替的主要阶段。基于大量调查划分了西藏高寒河谷沙地不同植被的演替阶段,利用美国ASD Field Spec3光谱仪野外测量了各演替阶段的高光谱信息,对比分析了主要优势沙生植物种群的高光谱特征以及不同演替阶段的光谱差异性。结果表明,籽蒿、花棒、藏白蒿、藏沙蒿、杨柴、棘豆、砂生槐和固沙草等作为植被演替阶段划分的关键优势沙生植物种,其光谱特征具有明显的差异性,主要体现在红边位置、红边形状、红谷和纤维素吸收波段处。裸露沙地在向稀疏草本、灌草过渡和灌丛群落阶段的植被演替过程中,群落的植被盖度增加,裸地面积减少,光谱反射率整体上持续增强,叶绿素吸收造成的红谷特征强化,近红外水分吸收谷增强,土壤背景光谱特征逐渐减弱,且不同演替阶段优势沙生植物种群的光谱一致性变化较大。     

基于机器学习算法的干旱区绿洲地上生物量估算

植被地上生物量是反映陆地生态系统固碳能力的重要指标,利用遥感技术开展干旱区植被地上生物量估算与空间反演,可为荒漠绿洲生态系统的健康评价与碳储量估算提供重要依据。以野外调查和实地采样数据为基础,利用Landsat 8 OLI多光谱影像提取的7个植被指数和13个波段变量构成4种建模变量组合,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)、极端梯度提升(e Xtreme Gradient Boosting,XGBoost)和随机森林(Random Forest,RF)这4种机器学习算法对新疆渭干河-库车河三角洲绿洲地上生物量进行遥感估算和空间反演。结果表明,(1)由波段变量和随机蛙跳算法优选变量构建的植被地上生物量反演模型,其估测精度明显优于全变量和指数变量,预测能力更为稳定。与SVM和BPNN算法相比,XGBoost和RF算法构建的模型具有更好的估测效果,能更准确地估算研究区植被地上生物量。(2)在构建的估测模型中,波段变量结合RF算法模型的精度最高,稳定性最强,其建模集和...     

基于MODIS模拟的辽东湾叶绿素a的遥感反演模型

叶绿素a浓度对于水质和富营养化评价、赤潮探测及海洋生产力研究有重要意义.利用卫星遥感反演获取叶绿素a浓度弥补了传统采样方法的数据离散化、耗时长且费用高的缺陷,可以实时和全面地观测大尺度海洋叶绿索a分布.通过实测光谱模拟卫星波段,可以在一定程度上削除大气干扰,有助于准确地确定特征波段和建立遥感反演模型.本文以辽东湾为研究区,利用现场实测光谱模拟了MODIS波段,并在光谱特征分析基础上进行叶绿素a的特征波段选择,通过比较单波段和波段比值法等算法,建立了2个具有区域特色的叶绿素a遥感反演模型,并进行了模型验证.结果表明:在辽东湾海域,运用红光附近特征波段667和678 nm来反映叶绿素特征比传统蓝绿光波段(440和550nm)似乎更能削弱其它水体组分的干扰,突出辽东湾水体的特点.利用667、678和551nm的三波段模型要比单纯考虑667和678nm波段比值的模型要好一些,该模型r为0.856,标准差为0.190.模型验证预测值和实测值的相关系数为0.93(p<0.01),表明了模型良好的预测能力.模型具有明显的区域特色,结果是否具有普适性,还需进一步验证.     

镉污染胁迫下水稻生理生态表征高光谱识别模型

利用水稻生长季节多个时相的ASD实测高光谱数据和同步获取的土壤-作物特征参数,系统分析了高光谱遥感指数与镉污染胁迫下水稻生理生态参数变化特征之间的响应关系.选择叶绿素含量、水分含量、细胞结构和叶面积指数4个重要生理生态参数作为水稻镉污染胁迫响应因子,通过理论分析和实验验证,得到对上述因子变化敏感的高光谱遥感指数及其响应规律.在此基础上建立MCARI-NDWI、MCARI-RVSI、MCARI-RVI、NDWI-RVSI、NDWI-RVI和RVSI-RVI模型,揭示了不同污染程度条件下响应因子在各光谱指数空间中的表征规律.     

土壤铜污染光谱特征波段分析、界限浓度划分及含量预测

土壤重金属污染高光谱预测的大部分研究集中在重金属浓度的预测上,但是预测模型精度不高,或精度较高而均方根误差较大。利用土壤Cu污染在538~834 nm波段区间的光谱数据检测土壤Cu污染的界限浓度及光谱特征波段区间,并根据界限浓度建立土壤Cu浓度的预测模型。先对土壤Cu污染光谱数据进行一阶导数处理,利用一阶导数距离检测土壤Cu污染的界限浓度及光谱特征波段;再利用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和多重分形理论预测土壤Cu污染浓度,旨在为土壤重金属污染的高光谱研究提供依据,精确土壤重金属污染光谱的研究范围,为利用界限浓度建立土壤重金属浓度预测模型提供新思路。结果表明,538~834 nm波段区间土壤Cu污染的界限浓度为120~160μg?g~(-1),根据一阶导数距离最大值和多重分形谱参量将土壤Cu污染划分为60~120μg?g~(-1)和160~740μg?g~(-1)两个浓度区间,其预测土壤Cu污染的特征波段分别为730~760 nm和540~590 nm;根据划分的界限浓度,利用土壤Cu污染光谱多重分形谱参量、538~834 nm波段区间反射率最大值、一阶导数最大值、及实测土壤含水率、实测土壤有机质含量等参数,分别建立20~120μg?g~(-1)和160~740μg?g~(-1)两个浓度区间土壤Cu含量MLR预测模型,R2在0.99以上,RMSE最大为47.3。因此,多重分形谱参量Δα值和一阶导数距离最大值可作为土壤Cu污染界限浓度划分和光谱特征波段提取的依据,其界限浓度为120~160μg?g~(-1),光谱特征波段区间为730~760 nm和540~590 nm;该文构建的MLR模型可有效预测土壤Cu浓度。     

科尔沁沙地5种典型沙生植被高光谱特性分析与遥感解译参数提取

采用Field Spec 4便携式光谱仪对科尔沁5种典型沙生植被进行光谱测量,并对其特征进行提取分析,结果表明:(1)黄柳(Salix flavida)、冷蒿(Artemisia frigida)、麻黄(Herbal ephedrae)、差巴嘎蒿(Artemisia halodeudrou)和小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)5种典型沙生植被的光谱形态大致相同,但又略有差异。在600~690和750~900 nm波段处差异较大,根据光谱差异波段和导数光谱参数可以区分冷蒿、麻黄和差巴嘎蒿,但不能区分黄柳和小叶锦鸡儿。(2)随着植被生长期的推移,"绿峰"位置先向蓝光方向偏移再向红光方向偏移,黄柳、冷蒿、麻黄和小叶锦鸡儿4种沙生植被光谱对应的"红边"均具有明显的"双峰",而差巴嘎蒿光谱"红边"区的"双峰"现象不甚明显;黄柳、麻黄和小叶锦鸡儿光谱的"红边"区出现明显的"红移"现象,黄柳和冷蒿的"红边"区在9月末出现"蓝移"现象,而冷蒿和差巴嘎蒿的"红边"位置呈微弱向蓝光方向偏移态势,"红移"现象并未出现。5种典型沙生植被在8、9月均具有"红边平台",其中,差巴嘎蒿和小叶锦鸡儿在日期09-27均持续处于"红边平台"位置。(3)5种典型沙生植被在红光波段处的吸收明显比蓝光波段处强烈,吸收深度也比蓝光波段处深。随着植被的生长,5种沙生植被的吸收深度和吸收峰面积变化趋势相同。在夏季,麻黄变化比其他4种植被更明显。同时,对不同生长时期5种沙生植被归一化植被指数(NDVI)进行分析可知,NDVI的变化趋势与吸收深度大体相同,与吸收峰面积的变化趋势相反。(4)不同生长时期的"红边"参数、"吸收"参数和时序NDVI数据识别植被的效果明显好于其他参数。在对研究区植被进行分类时,应选择春季(植被生长初期)和秋季中晚期(植被生长衰退期)的多时相遥感影像进行联合解译会取得更好的效果。     

利用叶面积指数优化冬小麦高光谱水分预测模型

水分是影响冬小麦生长发育的重要指标,目前可以利用高光谱数据建模来对其进行预测诊断.但在冬小麦生育初期,这类预测模型精度较低,为解决这个问题,利用高光谱数据分析方法,结合叶面积指数,对基于高光谱的冬小麦水分状况预测模型进行优化.结果显示,冬小麦叶面积指数会随着灌水处理的不同产生显著差异;优化后,光谱与冬小麦水分状况相关的敏感波段范围在450-500 nm、620-690 nm和780 nm左右;相对于土壤含水率而言,优化模型对植株含水率有更好的预测精度;引入叶面积指数进行优化提高了冬小麦在生育前期的预测模型精度,使模型精度从0.2提升到0.4以上,并且还提高了基于原始光谱反射率模型的精度;最终获得的模型中,基于原始光谱反射率R780的植株含水率预测模型拟合精度最高,为0.862,基于光谱指数R(810, 460)的植株含水率诊断模型验证效果最好,均方根误差(RMSE)为4.341,平均绝对误差(MAE)为2.361;基于光谱指数VARI700的土壤含水率预测模型验证效果最好,均方根误差(RMSE)为4.506,平均绝对误差(MAE)为6.293.本研究表明利用叶面积指数优化模型可以很好地提高模型精度,在土壤含水率预测模型方面优化尤其显著,这为基于高光谱的水分状况预测模型构建与实际应用提供了新思路.(图6表5参31)     

1株微小杆菌对4种蓝藻的生长影响

利用过滤的天然珍珠养殖水参照BG11配制加富培养液,将1株能促进鱼害微囊藻生长的微小杆菌属菌株(Exiguobacterium sp.013,简写为E.sp.013)进行纯化扩大培养后与铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华微囊藻(Microcystis flosaquae)、平裂藻(Merismopedia sp.)和惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)按一定菌、藻密度比例同时接种后进行为期24 d的培养试验,利用特定生长率和细胞密度等指标观察并检验E.sp.013菌株对4种蓝藻生长的影响,同时检测培养液中优势菌群的数量变化趋势.结果表明:E.sp.013菌对铜绿微囊藻、水华微囊藻和惠氏微囊藻具有显著促生长和延长稳定生长期作用,对平裂藻不具有显著促生长作用,但对延长其稳定生长期具有显著效果;试验培养过程中E.sp.013菌落数量占所有菌落总数的比例始终高于46％,处于绝对优势地位,表明E.sp.013菌具有调控其他菌群的能力.     

南京城市西部遗产廊道规划

南京城市西部历史时期是城市的重要边界,现在逐渐演变成老城与新区之间的核心地带,成为公共活动的重要地区,保护其自然、文化遗产和生态环境具有非常重要的意义。在对其现状调查分析的基础上,梳理遗产点的历史概况、现状及其分布情况,提出规划遗产廊道的意义,探讨规划的具体思路,为南京遗产保护提供了新的视角。     

洞庭湖生态环境承载力分析

洞庭湖湖内冬枯水季节，有芦苇面积530km^2，草地面积800余km^2，泥滩地面积367km^2，天然水域面积约993km^2。湖洲之间隔水相望，河沟水系纵横交错，具“水浸皆湖，水落为洲”的地貌特征，呈现出支离破碎的形态面貌和典型的自然湿地景观。文章在大量调查的基础上，从自然和人文两个方面对洞庭湖的生态环境承载力或环境压力进行分析。     

利用回归分析确定降水入渗补给量

目前常用降水量乘以降水入渗补给系数的方法计算降水入渗补给量,此法不能表现降水特征、蒸发等因素对降水入渗补给的影响．为解决不同时间尺度、不同降水特征和蒸发情况下的降水入渗补给量,在分析郑州地下水均衡试验场地中渗透仪实测入渗量、降水和蒸发资料的基础上,利用均匀设计法选取最优的与降水入渗补给量关系密切的前期降水量和蒸发量的期次,然后利用回归分析建立各岩性和埋深的年、月和日尺度上的降水入渗函数,可以比较准确的计算降水入渗补给量．表3,参9．     

‘香玲’核桃试管苗生长条件的优化

为优化核桃试管苗生长条件,向核桃优良品种规模化栽培提供大量优良的种植材料,以‘香玲’核桃实生苗为材料,对基本培养基的类型(MS,DKW,WPM)和凝固剂种类(琼脂,Phytagel,二者结合)进行了筛选,并采用完全随机试验设计研究了细胞分裂素种类和浓度对其试管苗生长的影响.试验结果表明:基本培养基与凝固剂的种类,以及细胞分裂素的种类与浓度对芽苗生长的影响很大.以DKW为基本培养基,2.2 g/L Phytagel为凝固剂,激素配比为0.8 mg/L BA+0.01 mg/L IBA,有利于芽苗增殖,增殖可达4.70;后在0.8 mg/L KT+0.01 mg/L IBA进行壮苗,即可进行生根培养.不同基因型对基本培养基中无机盐成分的需求不同,含有较丰富矿物质的Phytagel有利于芽苗生长.BA促进腋芽的萌动和增殖,而KT则有利于壮苗.图4表3参22     

城市污泥超声波处理技术

较全面的介绍了超声波处理污泥的效果，以及目前取得的研究进展，并简要讨论了今后的发展趋势。在适当的操作条件下，超声波可以迅速改变污泥结构，释放菌胶团包含水，从而促进污泥减量化和稳定化。高强度的处理也可以加快污泥水解、提高污泥可生化性、提高沼气产量。同时可消毒有害病菌。     

Potential environmental impact of dissolution of raw phosphate in sea water of the Gulf of Aqaba

Dissolution of raw phosphate (apatite) in sea water of the Gulf of Aqaba was investigated through lab incubation experiments. Three types from three different sources (Al-Hasa, Al-Abyad and Esh-Shydiya) have been used for these experiments. Impact of quantity, grain size, and source (type) of raw phosphate on dissolution rate were studied. Statistical analysis shows significant differences between the results obtained from comparing each two weights; as weight of apatite increased, dissolved inorganic phosphate-phosphorus (DIP) and fluoride in sea water solution increased. The differences between the dissolution rates of raw phosphate from the three sites were not significant while the differences between the different grain size fractions were significant. Dissolution rates were inversely related to particle size. Using a worst-case scenario, a conservative estimate of the maximum increase in DIP in seawater of the Gulf of Aqaba due to the apatite particles lost to the sea during ship loading resulted in DIP concentrations of 0.03 μM per year. As the residence time of the water in the Gulf of Aqaba is about one year, the DIP concentration will not increase by more than 0.03 μM under the estimated annual quantity of exported phosphate. Fluoride will not increase by more than 0.03 mg/l under the same conditions.     

不同饲粮对生猪产污情况的影响

研究了精饲料和精青配合饲料饲养下育肥猪排污量和主要污染物含量的差异.结果表明,与饲喂精饲料相比,饲喂精青配合饲料的生猪产粪量降低18.97%,产尿量降低38.56%.精饲料饲养50d后,生猪体质量仅比精青配合饲料饲养平均增加1.5kg,采用精青配合饲料饲养的生猪体质量每增加lkg饲料成本投入比精饲料饲养减少21.68%.精青配合饲料喂养生猪不仅可减少污染物的排放量,还可节约饲料投入成本,提高养猪效益.     

大气甲醛卫生检验方法的分析条件

对《居住区大气中甲醛卫生检验标准方法分光光度法》(GB／T16129-1995)中实验条件进行了实验研究，研究表明进口和天津显色剂的灵敏度有差别，但对测定结果无影响；最佳显色时间为2-8min；样品在0℃～4℃条件下保存4d对测定无影响。     

基于RS和GIS的嫩江下游土地沙漠化景观格局变化特征分析

以2004、2008年的MODIS数据为主要数据源,在ArcGIS 9.0、ERDAS IMAGE 9.0等软件支持下,利用FRAGSTATS软件分析土地沙漠化的景观格局变化.结果表明,研究区域沙漠化土地以轻度和中度沙漠化土地为主;各景观要素的边缘密度和斑块密度呈现一致性的减少,表明斑块形状趋向简单,景观整体破碎化程度降低,边缘效应影响减小;除水域景观外,其他景观要素的形状指数和分维数都呈现一致性的下降,表明整体景观的形状都向着简单化和稳定性方向发展,各景观要素的散布与并列指数和聚集度指数都呈现一致性的增加,反映出各要素斑块趋向大型化发展,景观整体连接度增强,破碎化程度降低,景观相互作用和空间关系增强.