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Agent农业土地变化模型研究进展 被引量:17
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作者 余强毅 吴文斌 +3 位作者 杨鹏 唐华俊 周清波 陈仲新 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1690-1700,共11页
农业土地变化是全球变化与可持续研究的热点,当前研究虽取得了长足进展,但仍存在诸多不足,集中表现在对农业土地系统复杂性与动态性的认识不够。近年来,基于Agent的农业土地变化研究(农业ABM/LUCC,Agent-based agricultural landchange ... 农业土地变化是全球变化与可持续研究的热点,当前研究虽取得了长足进展,但仍存在诸多不足,集中表现在对农业土地系统复杂性与动态性的认识不够。近年来,基于Agent的农业土地变化研究(农业ABM/LUCC,Agent-based agricultural landchange modeling)逐渐兴起,极大的丰富了传统研究的理论与方法,具体表现在:(1)农业ABM/LUCC将微观层面的人类个体行为整合进土地变化研究框架,有助于更加清楚的认识农业土地系统的"人类-自然"综合复杂性问题。(2)农业ABM/LUCC能够动态表达土地系统变化的内生反馈机制,有助于弥补传统的静态土地变化驱动机制分析的不足。(3)基于ABM/LUCC的农业土地利用格局动态研究是整合"人类-自然"综合研究的关键桥梁,农业ABM/LUCC能够与其他生物地球物理模型或经济模型动态嵌套,使多尺度、多维度综合模型研究成为可能。然而,农业ABM/LUCC研究也存在诸多挑战,如理论研究滞后于应用研究,大尺度应用难以开展,以及农户行为的模拟结果很难得到校验等。 展开更多
关键词 ABM LUCC 农业土地变化 复杂性 动态性 耦合的“人类-自然”系统
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全国及区域尺度上农业旱灾受灾率分级研究 被引量:8
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作者 杨方 李茂松 +2 位作者 王春艳 崔三荣 程婉莹 《灾害学》 CSCD 北大核心 2014年第4期209-214,共6页
旱灾是影响我国农业发展的重要自然灾害,如何定量评价旱灾的致灾程度,对旱灾等级进行科学界定,对于农业防灾减灾工作具有重要的意义。该文提出以农作物旱灾受灾率(Ia )为分级指标,采用系统聚类法和逐步聚类法为分类方法,拟将农... 旱灾是影响我国农业发展的重要自然灾害,如何定量评价旱灾的致灾程度,对旱灾等级进行科学界定,对于农业防灾减灾工作具有重要的意义。该文提出以农作物旱灾受灾率(Ia )为分级指标,采用系统聚类法和逐步聚类法为分类方法,拟将农业旱灾划分为5级,分别为无旱(D0)、轻旱(D1)、中旱(D2)、重旱(D3)、特旱(D4),通过判别分析法对分类结果进行验证,以期对全国及区域尺度上的农业旱灾等级标准进行合理地划分。研究结果表明:全国农业旱灾等级划分采用类平均法和重心法划分结果一致,D0为0≤Ia <10%,D1为10%≤Ia <15%, D2为15%≤Ia <20%, D3为20%≤Ia <25%、D4时Ia≥25%;在区域尺度上, D0为0≤Ia <6%, D1为6%≤Ia <13%,D2为13%≤Ia <22%,D3为22%≤Ia <36%和D4为Ia≥36%。考虑到全国农业旱灾标准的推广性以及未来旱灾可能加重的变化趋势,将全国农作物旱灾受灾率在不同等级的范围提升2%-3%。从实际记录年度旱情来看,两个尺度上的分级结果均比较合理,能很好地解释现有农业旱灾的分级现象,可为今后的农业旱灾应急响应研究和实际工作提供参考。 展开更多
关键词 农业旱灾等级 旱灾受灾率 系统聚类法 逐步聚类法 判别分析
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基于冠层反射率模型的作物参数多阶段反演方法研究进展 被引量:4
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作者 刘轲 黄平 +4 位作者 任国业 周清波 李源洪 王思 董秀春 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期190-198,共9页
利用遥感手段,基于冠层反射率(canopy reflectance,CR)模型反演农作物参数具有经济、高效、普适性好的特点,是智慧农业快速、精确监测区域尺度农情信息的理想方法。然而,CR模型反演过程受"病态反演"问题影响。针对此,前人提... 利用遥感手段,基于冠层反射率(canopy reflectance,CR)模型反演农作物参数具有经济、高效、普适性好的特点,是智慧农业快速、精确监测区域尺度农情信息的理想方法。然而,CR模型反演过程受"病态反演"问题影响。针对此,前人提出了多阶段目标决策(multi-stage,sample-direction dependent,target-decisions,MSDT)法和面向对象(object-based)反演法。分别依据CR模型参数的敏感性和不确定性,以及作物参数的空间分布特征,将反演过程划分为若干阶段,每阶段只反演部分参数,前阶段反演结果作为后阶段反演的先验知识,以此减少CR模型参数优化的不确定性,改善"病态反演"问题。该文系统总结了MSDT法与面向对象反演法,将其归纳为统一的"多阶段反演"方法,并提出概念模型。基于此,总结、讨论了多阶段反演中如下三方面共性问题,试分析可能的解决途径:1)多阶段反演决策还需要广泛比较、科学论证与改进,以确保其合理性和有效性;未来研究中,应将MSDT法与面向对象反演方法有机结合,在统一的多阶段反演技术框架下,制定更加合理的反演决策方法。2)CR模型的参数化精度可能影响多阶段反演;未来应尝试利用"天空地一体化"遥感技术和尺度转换方法获取先验知识,提高CR模型参数化精度。3)多阶段反演过程中,反演误差逐级传递;未来研究中,一方面应尝试识别并纠正前阶段反演中的误差,另一方面应合理利用前阶段反演结果,避免前阶段反演误差影响后阶段的反演。 展开更多
关键词 遥感 模型 作物 多阶段目标决策 面向对象 多阶段反演 作物参数
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不同引力范围下二次引力模型亚像元定位研究
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作者 吴尚蓉 任建强 陈仲新 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第19期20-29,共10页
为进一步提高亚像元级遥感影像分类精度,研究开展了基于空间引力模型(spatial attraction model,SAM)和像元交换模型(pixel swapping model,PSM)有机结合的二次引力计算模型(double-calculated spatial gravity model,DSGM)亚像元定位实... 为进一步提高亚像元级遥感影像分类精度,研究开展了基于空间引力模型(spatial attraction model,SAM)和像元交换模型(pixel swapping model,PSM)有机结合的二次引力计算模型(double-calculated spatial gravity model,DSGM)亚像元定位实验;并对不同引力范围下的模型精度进行验证。研究中,利用空间引力模型改进像元交换模型初始化算法;并相应的对像元交换模型优化算法进行改进。其中,实验数据为人工影像数据和美国威斯康星州典型农业区的Landsat 8遥感影像数据。结果表明,当退化尺度为4时,在环绕空间关系下,利用二次引力计算模型对人工影像和遥感影像进行亚像元定位精度较空间引力模型和像元交换模型均有所提高。可见基于二次引力计算的亚像元定位模型精度均优于空间引力模型和像元交换模型,证明所提亚像元定位方法具有一定可行性和适用性,为更好地突破遥感影像空间分辨率的限制提供了新的思路。 展开更多
关键词 亚像元定位 空间相关性 空间引力模型 像元交换模型 万有引力
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农作物空间格局变化模拟模型的MATLAB实现及应用 被引量:19
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作者 余强毅 吴文斌 +4 位作者 陈羊阳 杨鹏 孟超英 周清波 唐华俊 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期105-114,共10页
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Cro... 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。 展开更多
关键词 农作物 模型 MATLAB AGENT模型 态度 土地流转 农业土地系统
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冬小麦鲜生物量估算敏感波段中心及波宽优选 被引量:13
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作者 刘斌 任建强 +3 位作者 陈仲新 唐华俊 吴尚蓉 李贺 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第16期125-134,共10页
开展高光谱作物生物量估算敏感波段中心和最优波段宽度筛选对提高作物生物量估算精度具有重要意义。该文以冬小麦为研究对象,利用小麦关键生育期内350~1000 nm冠层高光谱数据和实测地上鲜生物量,研究任意两波段构建的窄波段归一化植被指... 开展高光谱作物生物量估算敏感波段中心和最优波段宽度筛选对提高作物生物量估算精度具有重要意义。该文以冬小麦为研究对象,利用小麦关键生育期内350~1000 nm冠层高光谱数据和实测地上鲜生物量,研究任意两波段构建的窄波段归一化植被指数N-NDVI(narrow band normalized difference vegetation index)与冬小麦地上鲜生物量间的相关关系,构建拟合精度R^2二维图,并以R^2极大值区域重心作为高光谱估算鲜生物量敏感波段中心。通过对敏感波段中心进行波段扩展和相应生物量估算验证,最终确定敏感波段最佳波段宽度。在此基础上,开展基于敏感波段最优波段宽度下冬小麦地上鲜生物量估算和精度验证。结果表明,在N-NDVI与冬小麦鲜生物量间拟合R2≥0.65的二维区域内,确定了401 nm/692 nm、579 nm/698 nm、732 nm/773 nm、725 nm/860 nm、727 nm/977 nm 5个鲜生物量估算的高光谱敏感波段中心;在高光谱估算生物量归一化均方根误差NRMSE≤10%、相对误差RE≤10%条件下,上述5个敏感波段中心的最优波段宽度分别为±21 nm、±5 nm、±51 nm、±40 nm和±23 nm。通过与实测鲜生物量数据对比,利用上述敏感波段中心最优波段宽度进行作物生物量估算,精度在P<0.01水平上均达到极显著水平,且RE、NRMSE分别在8.15%~9.14%、8.69%~9.65%范围内。可见,利用作物冠层高光谱进行冬小麦地上鲜生物量估算时,N-NDVI与鲜生物量间拟合R2极大值区域重心的作物高光谱敏感波段筛选和最优波段宽度确定具有一定可行性,为开展作物高光谱数据波段优选提供了新思路,也为多光谱遥感波段设置及遥感数据应用潜力评价提供一定依据。 展开更多
关键词 遥感 作物 生物量 冬小麦 敏感波段 波段中心 波段宽度
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北疆农区土壤盐渍化遥感监测及其时空特征分析 被引量:17
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作者 陈实 徐斌 +5 位作者 金云翔 黄银兰 张文博 郭剑 申格 杨秀春 《地理科学》 CSCD 北大核心 2015年第12期1607-1615,共9页
基于MODIS数据,利用归一化植被指数和盐分指数的二维特征空间关系建立土壤盐渍化遥感监测模型,对北疆农区2000年以来的土壤盐渍化状况及其空间动态变化进行了监测分析,并探讨了典型区土壤盐渍化的主要驱动因素。结果表明:1土壤盐渍化遥... 基于MODIS数据,利用归一化植被指数和盐分指数的二维特征空间关系建立土壤盐渍化遥感监测模型,对北疆农区2000年以来的土壤盐渍化状况及其空间动态变化进行了监测分析,并探讨了典型区土壤盐渍化的主要驱动因素。结果表明:1土壤盐渍化遥感监测指数可以从宏观上定量刻画北疆农区的土壤含盐量;2北疆农区土壤盐渍化空间特征呈现出总体上逆转、局部严重发展的态势;3土壤盐渍化等级在不同时间段的发展或逆转的方向主要由中度向重度及重度向盐土间的相互转化,其中重度盐渍化农用地的转化幅度最大;4不同土壤盐渍化等级中盐土的形成与农区降水量和干燥程度具有较好的相关性,未盐渍化(正常)和中度盐渍化与农区有效灌溉面积和农作物播种面积分别呈相关系数较高的正相关和负相关。 展开更多
关键词 盐渍化 时空特征 遥感监测 北疆农区
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基于三分量分解优化模型的农用地SAR影像提取方法 被引量:6
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作者 吴尚蓉 任建强 +2 位作者 陈仲新 刘佳 丁娅萍 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期266-276,共11页
针对中国北方部分农区夏秋两季易受长时间云、雨、雾影响导致区域农用地信息难以实时准确获取的现状,在Freeman极化分解模型基础上,该文提出了一种三分量极化分解优化模型农用地合成孔径雷达(SAR)影像自动提取方法,并开展不同作物覆盖... 针对中国北方部分农区夏秋两季易受长时间云、雨、雾影响导致区域农用地信息难以实时准确获取的现状,在Freeman极化分解模型基础上,该文提出了一种三分量极化分解优化模型农用地合成孔径雷达(SAR)影像自动提取方法,并开展不同作物覆盖条件下农用地信息提取试验研究。该文首先通过引入体散射分量参数,二次散射分量参数和布拉格散射分量参数,对现有Freeman极化分解模型进行优化,使分解结果更符合农业区域不同地物散射特征;然后,在利用优化三分量极化分解方法提取极化分量基础上,结合模糊C均值聚类,实现农用地信息高精度自动提取。最后,该研究以中国重要黄淮海农业区河北衡水枣强县为试验区,以Radarsat-2影像为试验数据源,在作物全覆盖和作物部分覆盖2种条件下,通过将优化三分量-FCM分类和常用雷达分类方法 H-Alpha-Lambda分类的农用地提取结果与地面验证样方进行对比,完成该研究所提出SAR影像农用地提取方法的精度验证和评价。结果表明,在作物全覆盖条件下,利用优化三分量-FCM分类提取农用地信息的总体精度和Kappa系数分别为96.12%和0.857,较H-Alpha-Lambda分类方法分别提高了8.69个百分点和0.337;在作物部分覆盖条件下,利用优化三分量-FCM分类提取农用地信息的总体精度和Kappa系数分别为97.53%和0.902,较H-Alpha-Lambda分类分别提高了17.37个百分点和0.595。可见,无论在作物全覆盖还是部分覆盖条件下,优化三分量-FCM分类方法提取的农用地精度均优于H-Alpha-Lambda分类方法,证明了该算法提取农用地信息具有一定可行性和适用性,为SAR影像在农业遥感应用中的农用地信息提取提供了新的思路。 展开更多
关键词 极化 分解 散射 模型 SAR影像 农用地
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教学、科研及社会服务之间的关系对高校教师的影响 被引量:2
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作者 吴尚蓉 陈仲新 +4 位作者 任建强 周清波 黄青 胡克玲 甘德芳 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期163-171,共9页
教学、科研及社会服务是高校教师的3大基本任务。该文分析了高校教师对3大任务的认识以及它们之间的关系。三者的协调平衡,更能促进高校教师内在能力的增长。
关键词 教学 科研 社会服务
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基于TM影像和地形数据的土壤有机质空间分布 被引量:4
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作者 李润林 姚艳敏 《湖北农业科学》 北大核心 2014年第2期312-316,共5页
在GIS技术的支持下,选择遥感影像波段和地形因子,建立有机质空间分布预测模型,采用回归克里格方法,预测吉林省舒兰市有机质的空间分布。结果表明,在9个辅助因子中波段4、波段5、波段7、高程、坡度和坡度变率与土壤有机质相关性显著,而... 在GIS技术的支持下,选择遥感影像波段和地形因子,建立有机质空间分布预测模型,采用回归克里格方法,预测吉林省舒兰市有机质的空间分布。结果表明,在9个辅助因子中波段4、波段5、波段7、高程、坡度和坡度变率与土壤有机质相关性显著,而与波段1和波段2的相关性不显著。因此,在回归分析中选择波段4、波段5、波段7、高程、坡度和坡度变率作为预测土壤有机质的辅助因子。有机质空间分布呈渐变趋势,由西向东逐渐减少。预测检验精度表明,回归克里格能够提高有机质空间分布预测精度,是一种有效的空间分布插值方法。 展开更多
关键词 地统计学 土壤有机质 空间变异 GIS
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