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基于无人机多光谱数据的农田土壤水分遥感监测 被引量:22
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作者 冯珊珊 梁雪映 +2 位作者 樊风雷 王塞 伍健恒 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第6期74-81,共8页
为了提高农田精准管理效率,基于无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)实时获取和传输的遥感数据设计了一种快速监测农田土壤水分的方法:首先,利用UAV飞行采集农田的多光谱数据,在农田选取一个代表性的重点观测区域进行随机样点土壤水分... 为了提高农田精准管理效率,基于无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)实时获取和传输的遥感数据设计了一种快速监测农田土壤水分的方法:首先,利用UAV飞行采集农田的多光谱数据,在农田选取一个代表性的重点观测区域进行随机样点土壤水分探测;然后,利用垂直干旱指数(Perpendicular Drought Index,PDI),结合样点土壤水分数据快速构建农田土壤水分反演模型,进而获得大范围的农田土壤水分监测结果.并通过6个时相获取的UAV数据和样点土壤水分数据,进行方法实验和模型精度分析,结果表明利用该方法进行农田土壤水分监测的精度较高:6个时相土壤水分反演结果的决定系数R 2均在0.8以上,其中5个时相的均方根误差RMSE和系统误差SE值均小于0.1.这证明了基于UAV数据设计的农田土壤水分监测方法的有效性和可行性,可以为大范围农田土壤水分的快速监测提供方法参考. 展开更多
关键词 土壤水分 无人机 多光谱遥感 垂直干旱指数
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基于机器学习与样本优化的滑坡易发性评价:以西藏自治区昌都市为例
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作者 郭齐韵 吴华 +3 位作者 李佳潼 徐悦 陈琳娜 周建伟 《地质科学》 北大核心 2025年第1期308-322,共15页
西藏自治区昌都市受地形地貌、地质构造等影响滑坡灾害频发。本文以昌都市为研究区,选取斜坡单元为评价单元,采用马氏距离对425个正样本数据进行离群值筛选并剔除,选取高程、坡度、坡向、NDVI等15个影响因素为评价因子,采用信息量法(IV... 西藏自治区昌都市受地形地貌、地质构造等影响滑坡灾害频发。本文以昌都市为研究区,选取斜坡单元为评价单元,采用马氏距离对425个正样本数据进行离群值筛选并剔除,选取高程、坡度、坡向、NDVI等15个影响因素为评价因子,采用信息量法(IV)选取负样本点,使用准确率、Kappa系数以及ROC曲线指标对优化前后模型性能进行对比,基于随机森林(RF)和极端梯度提升(XGBoost)算法开展研究区的滑坡易发性评价分析。结果表明:1)坡度等10个评价因子满足独立性要求;2)RF与XGBoost模型预测性能较好且优化后样本性能优于优化前;3)基于ROC精度评价,得出RF(0.993)与XGBoost(0.922)模型预测准确性特别高,且RF模型总体上优于XGBoost模型;4)距道路距离、距河流距离是影响滑坡的主要因子。文章通过对正负样本的优化,有效解决了研究区样本的不平衡问题,为滑坡灾害空间预测提供了新的技术支持。 展开更多
关键词 斜坡单元 样本优化 易发性 随机森林 极端梯度提升
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西藏雅砻河流域生态系统服务价值地形梯度分异及驱动因素
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作者 周建伟 吴华 +8 位作者 许童 陈琳娜 孔玉忠 赵鑫永 郭齐韵 李佳潼 张泽林 朱康成 张晨光 《水土保持研究》 北大核心 2025年第2期396-406,共11页
[目的]分析雅砻河流域生态系统服务价值的变化,为流域生态文明建设提供科学依据。[方法]基于高精度土地利用数据,运用地形梯度分级、标准差椭圆和地理探测器,探究了近20年流域生态系统服务价值(Ecosystem service value,ESV)的时空演变... [目的]分析雅砻河流域生态系统服务价值的变化,为流域生态文明建设提供科学依据。[方法]基于高精度土地利用数据,运用地形梯度分级、标准差椭圆和地理探测器,探究了近20年流域生态系统服务价值(Ecosystem service value,ESV)的时空演变和地形梯度分异特征。[结果](1)草地是流域主要的土地利用类型,占比达92.45%。研究期内林地、灌木和草地面积有所减少,其他类型有所增加;(2)流域ESV在研究期间增长了0.13%(0.16亿元),ESV在空间上呈现出东南部高西北部低的特征。随着海拔、坡度和地形起伏度的抬升,ESV呈先增后降的分布规律,坡向梯度呈阴坡高于阳坡的特征。(3)流域ESV的标准差椭圆和重心在研究期内逐渐向西南方向移动,并趋于聚集。ESV的空间分异主要受自然和经济因子的影响,其中年均地温是主导因子(q=0.24),任意因子交互均增强了其分异性。[结论]依据雅砻河流域ESV的时空和地形分布特征,采取因地制宜的生态保护措施,促进流域生态环境的可持续发展。 展开更多
关键词 生态系统服务价值 地形梯度 空间分异 驱动因素 雅砻河流域
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南昌市植被NPP演变特征及时空驱动分析
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作者 李佳潼 吴华 +2 位作者 徐悦 郭齐韵 李慧珊 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第6期172-181,共10页
【目的】针对南昌市植被净初级生产力的演变特征和影响其时空演变主要驱动因子的确定,深入研究NPP的演变特征,可为量化气候变化背景下区域生态系统健康程度和生态环境的平衡提供科学依据。【方法】基于ArcGIS和Matlab平台,利用ReliefF... 【目的】针对南昌市植被净初级生产力的演变特征和影响其时空演变主要驱动因子的确定,深入研究NPP的演变特征,可为量化气候变化背景下区域生态系统健康程度和生态环境的平衡提供科学依据。【方法】基于ArcGIS和Matlab平台,利用ReliefF、RF算法和地理探测器,定量评估了南昌市1998—2015年的演变特征及其时空驱动因子。【结果】1)从时间角度分析,NPP总体呈波动上升趋势,季节变化分明;在空间上,总体呈中间低四周高的分布规律,极小值基本分布在东湖区、西湖区、新建区东北部和进贤县西北部;2)对比几种算法可知,ReliefF算法拟合的精度最高,更适用于NPP的回归分析,且2种算法均得出地上气温和降水对于NPP演变影响最显著;3)在空间上,由地理探测器结果得南昌市NPP受降水因子的影响最显著;而在时间维度上,由回归分析及特征筛选后Pearson相关性分析得,人为因子对NPP的驱动影响远高于气象驱动。【结论】随着城市化的进程加快,大规模的人口迁移到城市,造成建设用地大幅增加,土地利用结构变化。城市化较慢的安义县与进贤县的NPP值明显高于中小城市。城市化发展使得植被的生长情况不再单单受自然因素的影响。人类活动,如农业耕作、土地利用变化、城市化、森林砍伐和植树造林等,直接影响植被NPP,而人类活动和自然因素将共同塑造生态系统的功能和结构,全面了解NPP驱动因素,对生态系统完整性和生物多样性进行监测与评估尤为重要。 展开更多
关键词 净初级生产力(NPP) 机器学习算法 地理探测器 时空演变 驱动分析
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典型南方红壤区土壤含水量长时序驱动及其预测分析
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作者 李佳潼 吴华 +2 位作者 徐悦 李慧珊 谢雪 《江西农业大学学报》 北大核心 2025年第3期841-854,共14页
【目的】为确保农业生产、生态保护以及可持续发展的有效进行,明确影响土壤水分的关键驱动因子十分必要。通过深入研究驱动因子,提高土壤水分监测的准确性,从而更为精确地预测土壤水分的变化趋势。此外,准确的水分监测和预测对于评估和... 【目的】为确保农业生产、生态保护以及可持续发展的有效进行,明确影响土壤水分的关键驱动因子十分必要。通过深入研究驱动因子,提高土壤水分监测的准确性,从而更为精确地预测土壤水分的变化趋势。此外,准确的水分监测和预测对于评估和优化生态系统服务也至关重要。这不仅有助于管理水资源,还能为制定科学的土地利用政策提供重要依据,最终实现对农业生产力的提升和生态环境的保护。明确影响土壤水分的驱动因子,提高土壤水分监测的准确性、预测土壤水分、评估和优化生态系统服务,对农业生产、生态保护及可持续发展至关重要。【方法】基于ArcGIS和Matlab平台,运用RF、ReliefF和MIC算法进行土壤含水量(SMC)的驱动因子选择及算法拟合度分析,同时引入LibSVM和BP神经网络跨步算法进行SMC长时序预测,分析预测模型适配性。【结果】1)综合模型适用性及误差分析,SMC驱动算法中RF模型测试集R^(2)、MAE和MBE分别为0.740、0.036、0.007,更适合南昌市SMC驱动因子的选择;SMC预测算法中LibSVM模型测试集R^(2)、MAE和MBE分别为0.617、0.050、0.0072,更适合SMC预测分析;2)月频率气象维度下,降雨量对SMC变化贡献最大。年频率综合维度下,降雨量、相对湿度和人为因素对SMC的演变贡献显著,气象因子总体贡献水平比人为活动贡献小;3)利用BP神经网络与LibSVM对SMC进行趋势预测,结果显示南昌市SMC未来将继续波动上升且存在异常点。4)不同土地利用类型面积与SMC的变化具有不一致性,其中耕地占比最大但SMC最高的土地利用类型为城乡用地。【结论】南昌市年际SMC与降雨、相对湿度和人为活动紧密相关,这些因素共同作用,导致土壤湿度在不同年份和季节之间出现波动,并呈现波动上升趋势。该研究创新应用RF、ReliefF和MIC算法于机器学习输入变量贡献度分析,探寻SMC驱动和预测的最优算法模型,细致考虑气象驱动因子对SMC的贡献性,并将气象因子与人为因子贡献度进行对比分析,为南昌市水文调查分析和未来趋势变化提供数据参考。 展开更多
关键词 土壤含水量 长时间序列 机器学习 驱动因子 预测分析 贡献度
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降雨因子对滑坡形成的时空影响分析——以江西省滑坡为例
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作者 李佳潼 吴华 +3 位作者 徐悦 郭齐韵 李慧珊 马铭鑫 《三峡大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期43-49,共7页
降雨因子是形成降雨型滑坡的重要影响因素.为探究非均一性滑坡与均一性降雨因子的关系,本文基于ArcGIS、SPSS和RStudio平台,利用聚类分析、主成分分析和因子分析方法,分析江西省间接前期降雨、直接前期降雨、间接前期当日降雨量以及间... 降雨因子是形成降雨型滑坡的重要影响因素.为探究非均一性滑坡与均一性降雨因子的关系,本文基于ArcGIS、SPSS和RStudio平台,利用聚类分析、主成分分析和因子分析方法,分析江西省间接前期降雨、直接前期降雨、间接前期当日降雨量以及间接前期降雨总量各因子对滑坡发生的影响.结果表明:九江、宜春、新余、萍乡地区均存在累计降雨效应并呈地域性分布,但不同地区受降雨数据贡献程度存在差异;降雨型滑坡的影响因素要考虑至少10 d的降雨数据,滑坡发生长时序降雨作为独立变量对江西省滑坡贡献最大.探寻江西省滑坡灾害的发生规律,可为后续的预测预报研究和发生极端降雨后及时的应对决策等提供依据. 展开更多
关键词 前期降雨量 降雨型滑坡 聚类分析 主成分分析 蒸发
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安宁河干旱河谷耕地地形梯度分异及其变化驱动因素 被引量:2
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作者 周建伟 吴华 +3 位作者 赵鑫永 许童 郭齐韵 李佳潼 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期238-248,共11页
基于高精度土地利用数据,采用核密度分析、景观指数、地形梯度(海拔、坡度、坡向、地貌)分级和PLUS模型,探究1980—2018年安宁河流域耕地的时空分布、聚集和破碎情况、地形梯度分异及其变化的驱动机制,以期为干旱河谷地区耕地合理利用... 基于高精度土地利用数据,采用核密度分析、景观指数、地形梯度(海拔、坡度、坡向、地貌)分级和PLUS模型,探究1980—2018年安宁河流域耕地的时空分布、聚集和破碎情况、地形梯度分异及其变化的驱动机制,以期为干旱河谷地区耕地合理利用和农业发展规划提供科学参考。结果表明:(1)耕地约占流域总面积的24%,集中分布于安宁河干流两岸的狭窄河谷地区;1980—2018年耕地持续减少,共减少61.77 km^(2),主要转出为林地、草地、水域和建设用地。(2)耕地呈“河谷密山地疏”的空间分布格局,研究期内耕地空间聚集度波动下降,破碎化程度加剧。(3)流域内耕地分布具有显著垂直地带性(993~1879 m海拔,0~15°坡度,东、东南和南3个坡向,平原、丘陵和小起伏山地3个地貌类型为耕地分布的优势位),55.72%以上的耕地集中于平坦河谷平原带和中起伏山地的阳坡地带,这些区域耕地显著减少。(4)人口密度、GDP和距道路远近等经济条件因子,坡度、海拔和距水域远近等自然条件因子对耕地变化产生深远影响,其中人口密度的贡献度最高,达0.13。安宁河流域耕地具有显著地形梯度分异,在海拔、坡度和水域等自然条件制约下,受人口、GDP和交通等经济因素作用,耕地面积持续减少,破碎化现象加剧。 展开更多
关键词 耕地变化 地形分异 空间分布 驱动因素 干旱河谷 安宁河流域
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南昌市NDVI时空演化特征及其气候驱动因子分析 被引量:2
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作者 徐悦 李佳潼 +2 位作者 郭齐韵 李慧珊 吴华 《森林工程》 北大核心 2024年第5期50-61,共12页
揭示南昌市植被覆盖的演化特征和确定影响其变化趋势的主要气候驱动因子,为其长期稳定、良性发展和积极应对后续的气候变化提供指导。采用2000—2020年南昌市的NDVI月度数据、气温、降水和气压等10个气象驱动因子,利用单样本K-S(Kolmogo... 揭示南昌市植被覆盖的演化特征和确定影响其变化趋势的主要气候驱动因子,为其长期稳定、良性发展和积极应对后续的气候变化提供指导。采用2000—2020年南昌市的NDVI月度数据、气温、降水和气压等10个气象驱动因子,利用单样本K-S(Kolmogorov-Smirnov)检验、弗里德曼检验、肯德尔和谐系数检验法等非参数检验法和随机森林分析方法,对不同驱动因子的重要性进行研究。结果表明,1)在2000—2020年南昌市的NDVI呈波动下降趋势,该峰值出现在2000年,谷值则在2010年;2)城市整体植被覆盖呈现四周高中间低的空间分布规律,北部和西部地区的NDVI值相对较高且下降速率缓慢,中部的东湖区和青山湖区等NDVI值相对较低且有明显下降趋势;3)植被覆盖的极大平均值出现在每年8月,受温度的影响最显著,而风向的影响最不显著,降水的影响有一定的时滞性,植被覆盖变化应结合多要素的共同驱动作用来决定。 展开更多
关键词 归一化植被指数 非参数检验 随机森林 气候变化 驱动分析。
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尼日河流域生态系统服务价值地形梯度分异及其驱动因素 被引量:1
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作者 周建伟 吴华 +6 位作者 冯彬 陈琳娜 孔玉忠 许童 赵鑫永 郭齐韵 李佳潼 《西南农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期2501-2512,共12页
【目的】研究尼日河流域生态系统服务价值(Ecosystem service value,ESV)的地形分异及其驱动因素,以期为区域生态文明建设和经济发展提供理论依据。【方法】基于2000—2021年高精度土地利用数据,利用ESV评估模型和地形梯度分级,分析尼... 【目的】研究尼日河流域生态系统服务价值(Ecosystem service value,ESV)的地形分异及其驱动因素,以期为区域生态文明建设和经济发展提供理论依据。【方法】基于2000—2021年高精度土地利用数据,利用ESV评估模型和地形梯度分级,分析尼日河流域ESV的时空演变和地形梯度分异特征,利用地理探测器分析其空间分异的驱动因素。【结果】2000—2021年尼日河流域土地利用类型以林地为主,面积占比高达63.18%。土地利用呈现耕地、草地和未利用地缩减,其余地类扩张的趋势。流域ESV呈增长趋势,累计增长4.56%(4.19亿元)。林地和气候调节分别为ESV贡献率最高的土地利用类型和生态系统服务功能,贡献率分别为81.30%和28.19%。总ESV和各项生态系统服务功能的ESV随海拔、坡度和地形起伏度增大呈先增后减的分布特征,坡向上分布较均匀。流域ESV空间分异受自然和经济因素的共同作用影响,其中农田生产潜力为主导因子(q=0.50);任意两两因子交互均会增强其空间分异。【结论】尼日河流域土地利用和ESV具有显著地形梯度分异特征,需采取因地制宜的用地开发模式,促进区域生态环境的可持续发展。 展开更多
关键词 生态系统服务价值 地形梯度 空间分异 驱动因素 尼日河流域
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基于时间序列分割算法的雅鲁藏布江流域NDVI(1985—2018)变化模式研究 被引量:18
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作者 王塞 王思诗 樊风雷 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第19期6863-6871,共9页
归一化植被指数NDVI可有效表征植被生长信息,其中,长时间序列NDVI在分析全球和局部植被变化扮演重要角色。利用Google Earth Engine提供的全系列Landsat卫星数据,应用LandTrendr时间序列分割算法,讨论了雅鲁藏布江区域植被覆盖变化特征... 归一化植被指数NDVI可有效表征植被生长信息,其中,长时间序列NDVI在分析全球和局部植被变化扮演重要角色。利用Google Earth Engine提供的全系列Landsat卫星数据,应用LandTrendr时间序列分割算法,讨论了雅鲁藏布江区域植被覆盖变化特征,并对植被变化模式进行判别。研究结果表明:1985—2018年间雅鲁藏布江流域,(1)NDVI总体呈现上升趋势,仅在局部区域出现下降,自上游至下游NDVI变化强度逐渐增加,1986—1990年NDVI变化最为剧烈,1991—2000年次之,2001—2017年NDVI变化强度逐渐减弱;(2)NDVI干扰变化95%集中在0—0.42之间,平均干扰时间4.96年;NDVI恢复变化95%集中在0—0.4之间,平均恢复时间12.55年;(3)NDVI干扰模式主要以持续下降为主,但2000年前的下降速率小于2000年后的下降速率;NDVI恢复模式以持续上升为主,但2000年前的上升速率大于2000年后的上升速率。 展开更多
关键词 LandTrendr NDVI NDVI变化模式 Google Earth Engine 雅鲁藏布江流域
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基于频率比与AHP模型的西藏东部地区滑坡易发性评价 被引量:18
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作者 邹富宝 付卓 +2 位作者 樊风雷 吴华 郭治兴 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期235-242,共8页
滑坡是破坏性极强的自然灾害,因此,对我国高风险滑坡进行快速监测尤为必要。当前,遥感技术为滑坡监测提供了重要的支撑。文中通过选取数字高程数据(digital elevation model,DEM)及衍生数据(坡度、坡向)、断层、地层岩性、地震点等因子... 滑坡是破坏性极强的自然灾害,因此,对我国高风险滑坡进行快速监测尤为必要。当前,遥感技术为滑坡监测提供了重要的支撑。文中通过选取数字高程数据(digital elevation model,DEM)及衍生数据(坡度、坡向)、断层、地层岩性、地震点等因子开展了西藏东部地区滑坡的评价与等级划分。文中通过对各因子进行归一化处理,运用频率比法和层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)对各评价因子进行分析,并获得各因子风险等级的权重系数,进而构建了一个滑坡易发性评价模型(landslide susceptibility assessment,LSA)。结论如下:1)LSA可以很好地表达滑坡空间分布情况;2)据实际滑坡点统计分析,可知西藏东部地区的滑坡主要分布在左贡县、墨脱县、察雅县、洛隆县和丁青县;3)西藏东部地区滑坡高易发区主要分布在道路沿线,中易发区主要分布在西藏东部地区的东北部和西南部,低易发区主要分布在唐古拉山山脉一带。 展开更多
关键词 滑坡 易发性评价 频率比法 层次分析法 西藏东部地区
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近20年来西藏地区NPP时空变化及影响因素 被引量:7
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作者 凡晚晴 吴华 樊风雷 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2022年第6期378-386,共9页
[目的]探究西藏地区植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)时空变化规律以及与影响因素之间的关联,为该区绿色生态建设和国土资源开发提供科学依据。[方法]利用MOD17A3 NPP数据、气象数据和植被类型空间分布等数据,采用趋势... [目的]探究西藏地区植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)时空变化规律以及与影响因素之间的关联,为该区绿色生态建设和国土资源开发提供科学依据。[方法]利用MOD17A3 NPP数据、气象数据和植被类型空间分布等数据,采用趋势分析、偏离分析、相关性分析法和地理探测器等方法,对西藏地区2000—2020年的NPP时空格局及影响因素进行分析。[结果]①西藏地区2000—2020年NPP总体呈增长趋势,均值为137.36 g/(m^(2)·a),波动范围为128.04~148.06 g/(m^(2)·a),总体分布具有明显的空间异质性,呈东南高西北低的趋势;②不同植被类型的年均NPP差异明显,其中阔叶林最高,为1107.09 g/(m^(2)·a),荒漠最低,为29.76 g/(m^(2)·a),按NPP均值大小顺序排列为:阔叶林>栽培植被>针叶林>灌丛>草甸>高山植被>草原>荒漠;③NPP与气温和降雨均存在明显相关性,其中NPP与降雨多呈负相关,与气温多呈正相关;④各影响因子对NPP空间分异性解释力依次排列为:降雨量>海拔>气温>坡度>植被类型>土地利用类型,自然因子对NPP的影响力强于人为因子,双因子交互作用影响力强于单因子。[结论]西藏地区水热条件分布不均,NPP空间分布差异较大,整体生态系统呈改善趋势,局部生态系统较脆弱。 展开更多
关键词 西藏 净初级生产力 气候因子 时空格局 地理探测器
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