面向水氮管理的数字孪生枣树作物模型系统设计与仿真

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作者 邹军 冯建中 +4 位作者 王剑 白林燕 谢能付 陶鑫 薛原 《江苏农业科学》 北大核心 2025年第5期290-300,共11页

为有效改善灌溉模式、节约水氮肥资源、降低或减弱不合理的水氮灌溉施用对环境的负面影响,针对我国西北干旱绿洲滴灌区的集约规模化红枣种植区,面向枣园水氮精细化管理的需要和作物生长与水氮灌溉施肥控制过程,运用数字孪生技术,开展田... 为有效改善灌溉模式、节约水氮肥资源、降低或减弱不合理的水氮灌溉施用对环境的负面影响,针对我国西北干旱绿洲滴灌区的集约规模化红枣种植区,面向枣园水氮精细化管理的需要和作物生长与水氮灌溉施肥控制过程,运用数字孪生技术,开展田间水氮一体化按需灌溉施氮作业高效协同管控模式、数字孪生枣树作物生长模型系统关键技术及其应用研究,构建面向枣园水氮管理的数字孪生枣树作物模型系统框架体系和枣树生长数字孪生体模型,并利用改进优化的水氮需求模型、融合枣树DNDC模型的深度森林(gcForest)土壤水氮增强预测模型及基于响应式的PID(比例、积分和微分)控制模式,构建田间枣树生长水氮有效的调控方式。研发了具有包括实时监测、作物生长模拟、水氮控制与仿真等功能的枣树生长水氮管理数字孪生原型系统平台,并对孪生系统进行有效性验证和仿真示例及应用性分析与评价。结果表明,枣树生长数字孪生系统模拟的日均茎流速与实测值具有显著的一致性(rRMSE=0.28,R2=0.80),能够较好地模拟土壤湿度(rRMSE=0.10,R^(2)=0.92)、土壤含氮量(rRMSE=0.21,R^(2)=0.95)的变化情况,孪生系统模拟综合精准度为80.33%。在满足枣树生长过程中对水氮需求的同时,高频次按需响应式灌溉施氮方案可节约19.21%用水量、23.95%用氮量。在开放式枣园生产环境中,该系统初步具备仿真模拟关键生育期田间枣树生长物理空间单元的水氮含量及其复杂变化的能力,可为枣树栽培过程中田间水氮的智慧精细化管理提供有效的决策性支持。 展开更多

关键词 作物生长 水氮管理 数字孪生 作物模型 系统仿真 枣树

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北京地区改进SYNTAM算法反演AOT有效性验证 被引量：1

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作者 冯建中 白林燕 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S2期69-73,426,共6页

本文利用了改进的SYNTAM算法反演了北京地区气溶胶光学厚度,并利用AERONET站点观测值进行验证比对分析:(1)基于设定的卷积窗口统计计算反演的相应气溶胶光学厚度参量值;(2)利用匹配对应时间尺度范围的AERONET站点值进行相关性分析,合理... 本文利用了改进的SYNTAM算法反演了北京地区气溶胶光学厚度,并利用AERONET站点观测值进行验证比对分析:(1)基于设定的卷积窗口统计计算反演的相应气溶胶光学厚度参量值;(2)利用匹配对应时间尺度范围的AERONET站点值进行相关性分析,合理评估双星协同反演算法的有效性。结果表明:在北京地区该算法具有良好的适用性和可用性,反演所得大气气溶胶光学厚度与地面监测值具有高度的一致性,其对该区大气质量环境监测和农业生产光照胁迫性分析具有很好的实用价值。 展开更多

关键词 大气气溶胶 反演 遥感 双星协同反演 有效性验证 算法模型

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基于DMSP-OLS夜间灯光数据的中国城市扩张规律研究 被引量：3

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作者 郭鸣球 白林燕 《绿色科技》 2017年第10期183-187,共5页

分别以1992年、1998年、2003年、2008年和2013年的DMSP-OLS稳定夜间灯光数据为基础,提取出我国八大综合经济区范围内的城市建成区范围,并从城市面积变化、扩张类型、扩张强度3方面对不同经济区城市扩张特征进行了分析研究。结果表明:北... 分别以1992年、1998年、2003年、2008年和2013年的DMSP-OLS稳定夜间灯光数据为基础,提取出我国八大综合经济区范围内的城市建成区范围,并从城市面积变化、扩张类型、扩张强度3方面对不同经济区城市扩张特征进行了分析研究。结果表明:北部沿海、东部沿海、南部沿海综合经济区城市扩张相似,其中东部沿海综合经济区是城市扩张最快的综合经济区;东北综合经济区和黄河中游综合经济区在1992~2003年城市扩张缓慢,2003~2013年城市扩张开始加速;长江中游、大西南和大西北3大综合经济区城市扩张速度稳定,但扩张速度较沿海地区较为缓慢。 展开更多

关键词 DMSP-OLS稳定夜间灯光数据 八大经济区 城市扩张

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基于多源卫星资料的太原市城市热岛效应分析 被引量：10

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作者 米晓楠 白林燕 +4 位作者 赵永强 王大勇 杨倩 杨超 栾青 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第32期13650-13658,共9页

随着太原市建成区面积不断扩大,人口数量不断增加,人为活动以及下垫面的变化会影响太原市地表温度的时空分布,城市热岛现象也随之发生变化。为了对太原市今后城市发展及生态文明建设提供科学依据,利用Aqua/MODIS、数字高程、土地利用分... 随着太原市建成区面积不断扩大,人口数量不断增加,人为活动以及下垫面的变化会影响太原市地表温度的时空分布,城市热岛现象也随之发生变化。为了对太原市今后城市发展及生态文明建设提供科学依据,利用Aqua/MODIS、数字高程、土地利用分类、城市灯光等多源卫星资料计算太原市2003—2019年城市热岛强度和城市热岛比例指数,分析太原市城市热岛效应时空变化特征,并结合高空间分辨率的Landsat8数据分析太原市热岛区和冷岛区下垫面特征。结果表明:2003—2019年,太原市辖区各县(市、区)城市热岛效应较强的月份主要发生在7—9月,且多在8月城市热岛效应最强,辖区各县(市、区)中小店区城市热岛效应最强;近20年来,太原市辖区各县(市、区)城市热岛强度变化趋势不同,南部的小店区、晋源区和清徐县城市热岛强度整体增加趋势明显且逐渐相连成片,在今后城市发展中应重点关注,北部、东北部和西南部郊区的强冷岛区域的面积增加显著,有效缓解了所在县(市、区)的热岛强度;在城市发展建设中,注意金属、混凝土或塑胶等建筑吸热材料对局部热岛效应的加强作用,可通过大面积水体、植被等缓解局部地区热岛效应。 展开更多

关键词 Aqua/MODIS Landsat8 卫星遥感 城市热岛效应 太原市

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阿拉伯海区域气溶胶时空动态变化及海域叶绿素a浓度特征 被引量：3

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作者 雷茜 罗红霞 +2 位作者 白林燕 冯建中 罗东 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3110-3120,共11页

基于2003—2017年的MODIS/Aqua气溶胶和海洋叶绿素a浓度遥感数据资料,分析了阿拉伯海域气溶胶光学厚度(AOD)的时空动态变化及海域叶绿素a浓度(Chl-a)特征,并探讨了该海域气溶胶和海洋叶绿素a浓度的关系。结果表明:阿拉伯海区域AOD和Chl-... 基于2003—2017年的MODIS/Aqua气溶胶和海洋叶绿素a浓度遥感数据资料,分析了阿拉伯海域气溶胶光学厚度(AOD)的时空动态变化及海域叶绿素a浓度(Chl-a)特征,并探讨了该海域气溶胶和海洋叶绿素a浓度的关系。结果表明:阿拉伯海区域AOD和Chl-a的空间分布都呈现出显著的季节性变化,且总体呈现出由近岸向外海逐渐降低的特征,其大小和分布受到陆源沙尘影响显著;海域AOD夏季高于春季,冬季高于秋季,15年间海域AOD整体呈现增加趋势,其中东部海域增加较明显,北部海域无显著变化;海域Chl-a秋冬季明显高于春夏季,变异性较高;由春冬季AOD与Chl-a的相关系数分析发现,二者相关性在阿拉伯海西北部区域显著性相关,且呈现出由北向南、由近海岸向外海区逐渐减弱的趋势。 展开更多

关键词 MODIS/Aqua 阿拉伯海 气溶胶光学厚度 时空变化 海洋叶绿素a浓度 相关性

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新疆叶尔羌河流域胡杨林时空格局特征 被引量：18

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作者 李华林 白林燕 +4 位作者 冯建中 高华端 冉启云 于涛 高旺旺 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第14期5080-5094,共15页

叶尔羌河流域胡杨林对保障我国新疆南疆地区生态安全有着重要的功能,到目前对该区胡杨林时空格局特征规律的研究极少。基于1995-2015年Landsat TM/OLI长时间序列遥感监测数据,通过土地利用程度变化指数、转移矩阵以及景观指数对叶尔羌... 叶尔羌河流域胡杨林对保障我国新疆南疆地区生态安全有着重要的功能,到目前对该区胡杨林时空格局特征规律的研究极少。基于1995-2015年Landsat TM/OLI长时间序列遥感监测数据,通过土地利用程度变化指数、转移矩阵以及景观指数对叶尔羌河流域胡杨林时空格局变化进行动态监测与分析。结果表明:(1)胡杨林面积从1995年的1916.15 km^2减少到2015年的1652.25 km^2,面积减少了263.90 km^2。永安坝至夏河林场段,耕地向河道扩张,胡杨林转为耕地;而夏河林场至三河口段,水资源匮乏,胡杨林被迫向河道收缩,转为未利用地。(2)胡杨林动态度和空间动态度降低,而胡杨林变化状态指数、斑块密度、最大斑块指数和散布与并列指数增加,斑块结合度指数高,胡杨林空间分布逐渐集中、破碎度降低、连通性增加。流域景观要素连接性逐渐减弱,破碎化程度较高,优势度斑块类型比例逐渐下降,景观类型向复杂化方向发展。(3)1995-2005年胡杨林受气候变化和人类活动的干扰,胡杨林面积减少较快,景观格局变化剧烈,而2005-2015年胡杨林保护措施的实施、区域产业结构的调整以及生态安全输水区域的扩大等,胡杨林面积减少速度减缓,但形势仍较为严峻。在叶尔羌河流域合理利用水资源,统筹协调生活、生产和生态用水、强化水资源管理力度,以及调整产业结构、控制人口增长速度等是该区胡杨林生态系统恢复的有效手段和途径。研究可以为叶尔羌河流域生态系统恢复以及胡杨林保护提供参考。 展开更多

关键词 叶尔羌河 胡杨林 景观格局 时空特征 生态恢复

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中亚阿姆河跨境流域景观生态风险时空演变特征分析 被引量：14

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作者 莫贵芬 冯建中 +2 位作者 王中美 白林燕 李华林 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期123-131,共9页

以中亚阿姆河流域1995—2018年6期土地利用遥感数据为基础,应用景观生态风险指数模型、半方差分析、空间自相关等方法分析该跨境流域景观生态风险时空演变规律。结果表明:(1)自1995年以来,研究区景观格局发生了显著变化,裸地面积增加最... 以中亚阿姆河流域1995—2018年6期土地利用遥感数据为基础,应用景观生态风险指数模型、半方差分析、空间自相关等方法分析该跨境流域景观生态风险时空演变规律。结果表明:(1)自1995年以来,研究区景观格局发生了显著变化,裸地面积增加最多(22704.66 km^(2)),以林地、草地、水体转入为主,水体面积减少最多,占比由6.36%下降至3.12%,主要转出为草地和裸地;(2)区域内高风险区呈现流域上游集中且向外扩展而下游缩减的两极分化特征,咸海湖盆生态风险明显升高,除低风险等级面积减少(-32.22%),其余生态风险等级面积均有不同程度增加,景观生态风险趋于恶化;(3)流域6期景观生态风险Moran’s I值均在0.77以上,表现为较强的空间聚集分布特征,高-高聚集区主要分布于研究区西南、东南部及咸海三角洲,低-低聚集区主要位于研究区北部和东部。 展开更多

关键词 中亚地区 土地利用 景观生态风险 时空格局 跨境流域

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东北三省水稻种植面积时空变化监测与分析 被引量：17

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作者 曹丹 白林燕 +5 位作者 冯建中 景海涛 李华林 张倩 张沛 孙金珂 《江苏农业科学》 2018年第10期260-265,271,共7页

基于2000—2015年的中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据,利用分区适应性水稻判别条件提取东北三省的水稻种植面积分布,并利用重心迁移法和变化斜率法分析近15年水稻种植面积的年际变化、波动趋势及空间变化特征。结果表明:对研究区水稻种植... 基于2000—2015年的中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据,利用分区适应性水稻判别条件提取东北三省的水稻种植面积分布,并利用重心迁移法和变化斜率法分析近15年水稻种植面积的年际变化、波动趋势及空间变化特征。结果表明:对研究区水稻种植面积提取的平均精度可达90%以上,在省级尺度上满足对水稻种植面积监测的需求。近15年间东北三省水稻种植面积大幅度增加,其中黑龙江省增加较快,而吉林省、辽宁省水稻种植面积只有小幅度变化;水稻种植面积出现北移为主、逐渐东移的现象;未来短时间内黑龙江省水稻种植面积变化率保持增加趋势,而吉林省基本处于平稳状态,辽宁省水稻面积则有平稳减少趋势,但减少不明显。 展开更多

关键词 中分辨率成像光谱仪(MODIS) 水稻面积 重心迁移 变化斜率法 时空变化 东北三省 农业政策

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2001—2018年中亚干旱区地表水资源时空变化特征 被引量：7

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作者 莫贵芬 冯建中 +3 位作者 白林燕 王中美 李华林 于涛 《地理科学》 CSSCI CSCD 北大核心 2022年第1期174-184,共11页

基于2001—2018年长时间序列地表水遥感监测数据,提取中亚五国地表水面积信息,通过动态度法、变化斜率法和相关分析法揭示中亚五国地表水面积的时空动态变化特征并对其进行驱动力分析。结果表明:(1)中亚五国地表水呈"北密南疏"... 基于2001—2018年长时间序列地表水遥感监测数据,提取中亚五国地表水面积信息,通过动态度法、变化斜率法和相关分析法揭示中亚五国地表水面积的时空动态变化特征并对其进行驱动力分析。结果表明:(1)中亚五国地表水呈"北密南疏"分布特征,中北部地表水变化明显。近18 a来,季节水面积呈显著增加趋势,增加了133.55%,而永久水呈波动减少趋势,减少了17.27%。哈萨克斯坦地表水面积占比最大且变化也最为明显,其次是乌兹别克斯坦,其余三国无较大变化。(2) 2001—2018年,中亚五国全区季节水动态度为7.42%,并呈快-慢-快的增长趋势,而永久水呈增长-下降-增长的演变趋势,乌兹别克斯坦地表水变化最为活跃;北部边缘及图尔盖洼地、西部里海沿岸和咸海地区永久水面积显著减少而季节水显著增加,永久水向季节水转换现象明显。(3)中亚五国增温趋势不明显,降水呈减少趋势,人口、GDP和耕地均呈增加趋势。中亚五国地表水面积变化主要受社会经济因子的影响,气候因子对地表水的影响不显著。 展开更多

关键词 中亚五国 遥感 地表水面积

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混合云果园监测系统设计与开发 被引量：6

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作者 季金亮 冯建中 +2 位作者 贺日兴 白林燕 马庆勋 《中国果树》 北大核心 2021年第9期82-86,共5页

针对新疆和田地区大面积果园监测,利用天-空-地一体化监测体系对监测区域从不同尺度获取果园监测数据;利用混合云技术保障数据的安全性,提高数据计算能力;利用Spring Boot框架搭建系统基础架构,实现前后端分离,前端与后端分别部署在公... 针对新疆和田地区大面积果园监测,利用天-空-地一体化监测体系对监测区域从不同尺度获取果园监测数据;利用混合云技术保障数据的安全性,提高数据计算能力;利用Spring Boot框架搭建系统基础架构,实现前后端分离,前端与后端分别部署在公有云和私有云,前端页面部署在公有云,为用户提供访问接口,后端业务逻辑部署在私有云,保障后端程序安全运行。经开发、测试和部署应用后,系统运行稳定,为新疆和田地区的果园管理提供了现代化的果园管理和监测平台。 展开更多

关键词 作物生长监测 混合云 Spring Boot 天-空-地一体化 云平台设计

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利用深度学习进行GF-6影像枣园检测识别 被引量：2

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作者 段晨阳 冯建中 +2 位作者 全斌 白林燕 王盼盼 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2022年第3期54-59,共6页

针对新疆南疆大规模枣园的检测识别,本文提出了一种基于泛化迁移深度学习的枣园目标检测识别方法。以GF-6卫星影像数据为基础制作了Jujube数据集,并将其泛化扩充增强;以Faster R-CNN体系为基础,利用多态协同模式实现数据集的有效关联和... 针对新疆南疆大规模枣园的检测识别,本文提出了一种基于泛化迁移深度学习的枣园目标检测识别方法。以GF-6卫星影像数据为基础制作了Jujube数据集,并将其泛化扩充增强;以Faster R-CNN体系为基础,利用多态协同模式实现数据集的有效关联和优化重构,进行检测识别模型的迁移深度学习以提高对目标对象检测识别的泛化能力。结果表明,模型算法的验证识别精确率、召回率和调和平均值分别达0.979、0.952和0.965,在应用测试中,3个指标平均值均大于0.929,优于传统检测方法,且本文模型方法总体分类精度为0.97,Kappa系数为0.93,均高于面向对象最邻近法,能够有效地满足研究区规模化枣园目标检测识别的精度和效率的要求,为精细化枣园田间管理提供基础依据。 展开更多

关键词 枣园目标检测 Faster R-CNN 泛化迁移学习 数据增强 GF-6

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植被物候监测技术与遥感反演方法研究进展

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作者 赵文琪 张佳华 +2 位作者 张鹏 白林燕 姚凤梅 《生态环境学报》 2025年第9期1473-1482,共10页

植被物候是指植物在生长季节中各个生理阶段的时间变化,其研究对揭示生态系统碳水循环机制、评估气候变化的生态效应具有重要意义。随着全球气候变化的加剧,高精度、多尺度的植被物候监测已成为生态学、气候学和环境科学研究中的重要课... 植被物候是指植物在生长季节中各个生理阶段的时间变化,其研究对揭示生态系统碳水循环机制、评估气候变化的生态效应具有重要意义。随着全球气候变化的加剧,高精度、多尺度的植被物候监测已成为生态学、气候学和环境科学研究中的重要课题。植被物候遥感反演独特的宏观视角不仅能通过长时序数据追溯物候变化的累积效应,而且能为全球变暖背景下植被动态监测提供核心的技术支撑。文章综述了地面观测、近地面传感与卫星遥感技术在植被物候监测中的应用基础,并探讨了不同遥感数据源在植被物候参数提取中的最新研究进展;阐述了面向植被物候监测的遥感时间序列观测数据处理方法的基本原理、优势以及可能存在的不确定性来源,并深入探讨了植被物候信息提取的技术方法;文章进一步给出了植被物候提取的常用软件包,详细讨论了它们的功能和优劣;最后展望了植被物候监测技术的发展方向,强调了多源数据融合在提升物候监测空间覆盖与精度方面的重要性,指出新型观测手段与社交媒体等多元数据源的应用潜力,同时分析了机器学习方法在物候反演、模型构建及复杂生态过程建模中的应用前景。 展开更多

关键词 植被物候 遥感技术 物候反演 机器学习 多尺度监测

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