黔西北山区不同地形地貌下农村居民点空间分异特征

为揭示黔西北山区不同地形地貌下农村居民点的空间分异特征,以毕节市为例,基于高精度遥感影像,利用热点探测、核密度、空间叠加等方法,探究黔西北山区不同规模农村居民点的整体分异特征和其在不同地形地貌下的分异特征。结果表明,毕节市农村居民点分布较广泛,破碎化程度高,布局随性较强,以中等规模农村居民点分布为主;密度整体较大,整体表现为西部和东部高、中部低,高密度集聚区主要为大规模农村居民点集聚区,低密度集聚区主要为小规模农村居民点集聚区;不同地形地貌下毕节市农村居民点的分异特征均较明显。不同高程、坡向、地形起伏度范围内均以中等规模农村居民点为主,但不同规模农村居民点的分布有所不同,小规模农村居民点主要分布于高程1200~2400 m、坡度6°~35°、地形起伏度小于400 m的中山地貌内,对于坡向的选择性不大;中等规模和大规模农村居民点主要分布于高程1200~2400 m、坡度6°~35°、地形起伏度小于400 m、坡向为半阴坡和阳坡的中山地貌内。

喀斯特山地城市群生态系统服务价值演变及影响因素

[目的]研究喀斯特城市群城镇化背景下的生态系统服务价值(Ecosystem service value,ESV)演变及影响因素,为区域生态环境保护、生态功能区划和生态补偿决策提供科学依据。[方法]基于黔中城市群2000—2020年土地利用数据,从自然和社会经济角度选取16个土地利用变化驱动因子,构建Markov-FLUS模型模拟自然发展和生态约束情景下的2030年土地利用格局,然后采用修正的ESV系数评估ESV时空演变规律,利用地理探测器分析ESV空间分异影响因素。[结果](1) 2000—2020年人造地表对耕地(53%)、林地(12%)和草地(10%)侵占严重;生态约束情景下重要自然保护区得到有效保护,人造地表增加5.55万hm^(2),增速有所放缓。(2) ESV整体呈现先升后降的趋势,其中调节服务(71.08%)>支持服务(23.59%)>文化服务(4.51%)>供给服务(0.82%);自然发展情景下2030年ESV值为592.11亿元,生态约束情景下ESV值为589.06亿元。(3) ESV空间分异因子解释力分别为区县面积(0.79)>农林牧渔增加值(0.51)>第一产业增加值(0.50)>GDP(0.41)>人均GDP(0.30)>建成区面积(0.09)>常住人口(0.04),区县面积、农林牧渔增加值和第一产业增加值与ESV呈显著正相关,人均GDP与ESV呈显著负相关关系,影响因素的交互对于ESV具有非线性增强和双因子增强的解释作用。[结论]区域生态系统服务类型主要为调节服务,水域与林地生态系统对于整体ESV的影响较大,是区域环境保护与生态建设的重心。

贵州省风景名胜区“三生”空间功能演化及生态效应

[目的]探索风景名胜区“三生”空间功能演化及生态效应,旨在为贵州省风景名胜区“三生”空间功能优化、生态环境保护提供参考和决策依据。[方法]以贵州省风景名胜区为例,基于2009,2021年土地利用现状数据构建“三生”空间分类体系,利用“三生”空间转移矩阵、生态环境质量指数和生态贡献率方法,分析2009—2021年“三生”空间功能演化及生态效应。[结果](1)2009—2021年,贵州省风景名胜区以生态空间为主,生活、生态空间增加,生产空间减少。(2)研究期内,贵州省风景名胜区生态环境质量整体上升,由0.59到0.61,空间上表现为“东高西低”,高质量、较高质量区增加明显。这主要与近年来贵州省实施的一系列生态保护修复工程,以及开展资源保护、林业改革等工作有关。(3)2009—2021年贵州省风景名胜区生态环境质量改善明显,其主要原因为农业生产用地和草地生态用地转为林地生态用地。[结论]贵州省风景名胜区生态环境质量明显改善。在后续规划管理中,建议严控建设用地增长,强化风景名胜区的生态环境优势。

水稻多时相植被指数特征及覆盖度提取研究

为准确快速获取水稻的植被指数特征和植被覆盖度信息,利用无人机采集水稻分蘖期、抽穗期和结实期的多光谱影像数据,选择不同类型的植被指数,利用样本统计法和植被指数交点法,提取并探究水稻3个生长期在地块和像元尺度下的植被指数特征,并运用阈值分割法提取水稻植被信息及覆盖度信息。结果表明,水稻3个生长期内,在像元和地块尺度下均表现出明显的物候特征,且与杂草和树木存在明显区别;多光谱植被指数的植被覆盖度提取精度整体高于可见光植被指数;归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)对水稻3个时期植被覆盖度提取精度最高,提取误差分别为0.40%、0.43%和0.81%,R2为0.77、0.92和0.98,均方根误差(root mean square error,RMSE)为9.09%、2.97%和0.38%;可见光波段差异植被指数(visible-band difference vegetation index,VDVI)提取精度高于超绿红蓝差分指数(excess green-red-blue difference index,EGEBDI)和过绿减过红指数(excess green-excess red index,ExG-ExR),提取误差分别为4.30%、1.36%和1.60%,R^(2)分别为0.53、0.77和0.80,RMSE分别为14.62%、3.70%和5.50%。该研究成果可为作物长势监测及其植被覆盖度提取提供技术支撑。

土地利用对流域水源涵养及水质净化的影响——以乌江流域为例

乌江流域是长江上游重要的水源涵养区和生态屏障,基于InVEST模型中水源涵养和水质净化模块,利用2000-2020年3期土地利用为数据源,对乌江流域水源涵养、水质净化服务时空变化及其土地利用变化响应进行了分析。结果表明:(1)乌江流域平均水源涵养总量达到449.13×10^(9)m^(3),在时间上呈现先减少后增加的趋势,空间上呈现由西到东逐渐递增特征。不同土地利用类型中水源涵养能力大小依次为草地>林地>耕地;(2)水质净化方面,2000-2020年总氮(TN)年均输出总量均在3.2×10^(4)t以上;总磷(TP)年均输出总量均在3.0×10^(2)t以上,高强度输出区域主要分布在耕地覆盖区域,低强度输出区域主要分布在林地、草地覆盖区域;(3)流域土地利用变化对水源涵养、水质净化的响应主要体现在作用强度、面积变化、转化类型等方面,草地、林地与水源涵养和水质净化呈明显的正相关关系,耕地与水质净化呈负相关关系。研究有助于山区生态服务研究的发展,结果可为乌江流域土地利用格局优化调整和水质保护、水污染控制、水资源配置提供科学依据。

三维倾斜摄影技术在磷石膏渣场生产及运营管理中的应用

为提高磷石膏渣场的信息化管理水平,降低应用成本。通过采用无人机倾斜摄影技术,获取磷石膏渣场的三期数据,构建磷石膏渣场三维模型,结合实测存量数据和像控点坐标数据,进行精度验证,并运用三期三维模型数据进行对比分析。结果表明:运用无人机倾斜摄影技术构建磷石膏渣场的三维模型并进行存量估算,其精度可满足实际生产的需求;运用三期数据进行分析,可及时掌握磷石膏渣场存量的变化情况和生产活动范围,动态监测周边环境变化情况。同时,研究结果可快速、低成本和动态实现磷石膏渣场存量的动态监测,可为企业及有关部门对磷石膏渣场及其他矿区的管理、资源的开发利用和环境动态监测提供技术支撑和数据支持。

基于无人机可见光影像对喀斯特地区植被信息提取与覆盖度研究

为准确快速获取喀斯特石漠化地区植被和植被覆盖度信息,本研究利用四旋翼无人机采集喀斯特石漠化区域的可见光影像,选择过绿指数(EXG,excess green)、可见光波段差异植被指数(VDVI,visible-band difference vegetation indx)、红绿蓝植被指数(RGBRI,red green and blue vegetation index)、过绿减过红指数(ExG-ExR,excess green-excess red),利用植被指数时序图交点法和样本统计法思想,运用阈值分割法进行植被和植被覆盖度的信息提取,并以监督分类得到的植被和植被覆盖度信息为真实值,进行精度验证。结果表明,在贵州省关岭贞丰花江喀斯特石漠化地区,对于植被信息提取,ExG-ExR的精度最高,总体精度为95.56%,Kappa系数为0.919;ExG-ExR得到的植被覆盖度精度最好,为99.174%,均方根误差RMSE为0.097,R2为0.977。由此可见,在喀斯特地区利用植被指数时序图交点法和样本统计法思想,适合该地区的植被信息提取和植被覆盖度的提取,具有较高的精度。

基于无人机影像匹配点云数据的喀斯特峡谷区火龙果单株提取研究

针对无人机可见光影像对背景与目标地物混淆时提取识别难的问题,利用四旋翼无人机采集喀斯特峡谷区的火龙果影像匹配点云数据,对原始点云数据进行去噪、滤波和归一化等处理,通过建立高精度的数字高程模型(DEM)、数字表面模型(DSM),进而建立高精度的冠层高度模型(CHM),并以目视解译的火龙果株数为参照,对火龙果株数进行识别提取验证。结果表明,运用无人机影像匹配点云数据,通过冠层高度模型在一定程度上可以消除植株下方杂草的影响;当样地内的基础设施或存在地物高度与火龙果冠层接近,导致误提,错提率最高为8.55%,漏提率最高为12.28%;在各样区中,运用种子点进行火龙果株数提取的精度均在92.38%以上;运用植被冠层进行火龙果株数提取的精度均在90.68%以上。由此表明,运用无人机影像匹配点云数据提取火龙果具有快速、简单有效、成本低、精度可靠的特点,适用于喀斯特山区作物株数的快速提取,可以与基于颜色指数的提取方法互为补充。

喀斯特石漠化及土地利用变化的地貌分异特征--以贵州省关岭贞丰花江石漠化综合示范区为例

[目的]探讨石漠化地区土地利用变化的地貌分异特征,揭示不同地貌条件下的土地利用时空变化的特征和规律,为石漠化地区土地的合理利用提供科学参照。[方法]以贵州省关岭贞丰花江石漠化综合示范区为例,运用GIS和RS技术,基于2005,2010和2013年3个时期的土地利用数据、石漠化数据和地貌数据,运用地形分布指数、土地利用程度综合指数,对研究区土地利用变化的地貌分异进行研究。[结果]①在2005-2013年间,喀斯特地区草地、建设用地、林地、未利用地和水域的面积有所增加,耕地、园地的面积在减少;石漠化的面积有所减少,石漠化程度正在逐渐减轻。②不同地貌条件下,每一个土地利用类型都有其存在的优势分布区;各土地利用类型的地貌分异基本稳定。③土地利用程度的地貌分异特征趋于稳定;2005-2013年,土地利用程度大小表现为:侵蚀台地>峰丛洼地>丘峰台地>Ⅴ型峡谷>溶蚀-侵蚀陡坡。④不同地貌条件下不同石漠化等级在各土地类型中的分布方面,由侵蚀台地、峰丛洼地、丘峰台地、Ⅴ型峡谷、溶蚀-侵蚀陡坡地貌的石漠化土地类型分布来看,石漠化主要发生在耕地、林地、园地和未利用地4种土地利用上,水域不存在石漠化现象;2005-2013年,石漠化在不同地貌条件的地类中总体呈较好转变。[结论]每一土地利用类型都有其分布的优势地貌区;不同地貌条件下,石漠化在不同土地利用类型上的分布存在差异,主要发生在耕地、林地、园地和未利用地4种土地利用类型区域。

基于云GIS的食用菌质量安全空间管理信息系统设计

为服务于脱贫攻坚中产业扶贫重要决策部署,解决传统食用菌信息管理方式效率低、范围小、可操作性差的问题,文中设计研发一种基于云GIS的食用菌质量安全空间管理信息系统。该系统以ArcGIS API for JavaScript和ArcGIS Engine为开发框架,采用B/S与C/S混合开发模式构建表现层;以Oracle数据库建立数据系统,融合动态链接库(DLL)、组件对象模型(COM)及.NET反射机制于一体;以VMware部署私有云环境,基于REST服务构建食用菌质量安全空间管理信息系统。该系统支持食用菌数据的查询和编辑、污染源管理、采样管理、安全风险评价、统计分析和空间分析等功能,同时可建立食用菌质量安全空间数据库,构建食用菌质量安全评估模型,运用三维GIS空间信息化技术对食用菌的自然环境进行空间可视化研究。结果表明,文中系统可以提升食用菌信息管理和分析的效率,能为食用菌产业规划提供技术支持。

喀斯特山区农村居民点空间分布特征及其影响因素

为揭示喀斯特山区农村居民点的空间分布特征及影响因素,以贵州省为例,基于高精度遥感数据,利用景观指数、平均最近邻、核密度等方法,探究喀斯特山区农村居民点整体和斑块的规模、形态和密度空间分布特征,并分析了地形、区位以及社会经济因素对农村居民点空间分布的影响。结果表明:(1)从整体看,贵州省农村居民点属于集聚型分布模式,其规模、形状、密度由北到南分别呈现出低高中、高低中、高中低分布模式;(2)从斑块尺度看,贵州省农村居民点的规模整体大,大规模居民点有1204.06 km^(2),占全省居民点总面积的35.63%;斑块形态整体规则,规则形状居民点的面积有1555.83 km^(2),占全省居民点面积的46.04%;密度分布整体密集,总体密度约为13.8个/km^(2)。(3)农村居民点的规模、形态和密度受地形、区位和社会经济因素的综合影响。地形因素中,高程对密度的影响最大,坡度对形态和密度的影响最大,而规模则主要受地形起伏的影响;区位因素中,交通对密度的影响最大,城镇和水域对三者的影响均较大;社会经济因素中,人口、民族、经济主要对规模和形态产生影响,而政策因素则对三者均产生影响。

高浓度瓷土浆料的生产及应用

介绍了国内首家浓度 ≥ 65%的瓷土浆料的生产及在纸厂的应用。

黔西北贫困山区不同地貌形态下土地利用变化的地形梯度效应分析

为揭示贫困山区不同地貌形态下土地利用在地形梯度上的空间分布特征及规律,以毕节市为研究区,将其划分为喀斯特区与非喀斯特区,以2009年与2018年土地利用数据和DEM为数据源,运用地形位指数、地形分布指数等方法,探讨土地利用变化在不同地形梯度下的分异特征。结果表明:(1)喀斯特区与非喀斯特区土地利用类型均在地形梯度上表现出明显的层级性。旱地、水田、园地、建设用地、道路、水域对低地形有一定的选择性,有林地、灌木林地、草地、未利用地则对高地形有一定的选择性,其中非喀斯特区土地利用类型在低地形区域分布更广。(2)喀斯特与非喀斯特区土地利用多样性的地形梯度效应明显,2009年其随地形梯度增加变化幅度较大,2018年则表现为地形梯度越低,多样性越高。与非喀斯特区相比,喀斯特区的多样性在区间1、2、5高于非喀斯特区,区间3—4内则相反。(3)喀斯特区与非喀斯特区土地利用程度的地形梯度效应显著,均表现为地形梯度越高,土地利用程度越低。其存在的空间差异是自然环境、社会经济和政策因素共同作用的结果。

贵州省不同地形与地貌的土地利用变化分异特征

为了厘清不同地形与地貌的土地利用变化及其变化轨迹的分异特征,以贵州省为研究区,基于1995、2000、2005、2010、2015和2018年土地利用数据以及地貌和数字高程模型数据,运用地形位指数、地形分布指数、土地利用程度综合指数以及土地利用图谱法,对研究区土地利用在不同的地形、地貌梯度时的分异特征开展研究。结果表明:贵州省土地利用结构以林地、耕地和草地为主;在地形梯度上,耕地、水域和建设用地多集中于低梯度区,草地和林地则分布于较高梯度区域,未利用地多位于中梯度区,随着时间的推移,低、中梯度区草地面积增加,林地逐渐向中、高梯度区转移,水域、耕地和建设用地由高梯度区向中低梯度区转移;不同地貌条件下,建设用地、林地、草地和未利用地的优势分布区未发生明显变化,耕地和水域则呈现增加态势;在土地利用程度的地形分异特征上,地貌类别和高程对土地利用程度无明显影响;土地利用变化图谱以稳定型和后期变化型为主,不同土地类型的时空分布和变化受地形、地貌因子和人类活动的影响显著,呈现选择性分布。

基于无人机RGB影像的苗期油菜识别

无人机可见光遥感具有经济成本低、起降方式灵活等优点,在监测苗期油菜缺苗和植株数量方面具有较好的应用前景。采用大疆Phantom 4 Pro V2.0四旋翼无人机获取油菜种植区的可见光影像,设置1个实验区和4个验证区,对比分析土壤、油菜苗、杂草等地物目标红(R)、绿(G)、蓝(B)波段的DN值,根据各波段DN值的正态分布特性和比值关系构建绿蓝红差异指数(green-blue-red difference index,GBRDI)。利用GBRDI对油菜种植区可见光影像进行计算,绘制不同地物的直方图,将其交点作为图像分割阈值对油菜苗植株进行提取,并与常见的过绿指数(excess green,ExG)、差异植被指数(visible-band difference vegetation index,VDVI)、归一化绿蓝差异指数(normalized green-bule difference index,NGBDI)的提取结果进行对比。结果表明:相较于ExG、VDVI、NGBDI,GBRDI从杂草等背景地物中提取油菜苗效果更好,精度92.93%,完整性83.63%;在4个杂草长势复杂的验证区,GBRDI指数提取油菜苗的精度和完整性均比VDVI、ExG、NGBDI更高;GBRDI能快速准确地提取油菜苗,分离杂草和土壤等背景地物,可为油菜精细化耕作提供技术参考。

基于无人机可见光影像的高原丘陵盆地区山药植株识别

采用四旋翼无人机采集特色作物山药种植区影像,针对山药种植时间和管护水平差异导致的植株生长差异化特征,通过筛选红绿比值指数(RGRI )、过绿指数(ExG)和过绿减过红指数(ExG-ExR)等颜色指数获取山药植株最优颜色指数计算方法;以高斯高通滤波(GHPF)增强和保留山药植株高频信息,抑制杂草、玉米植株的噪声;结合田间测量山药植株数据,通过人机交互解译方法对图像滤波增强后的影像进行灰度分割和提取山药植株信息。结果表明:1)样区总体提取精度为91.14%,样区A、B、C的提取精度分别为90.94%、91.96%、90.81%,精度验证完整性为93.16%;2)随着山药植株多株连体生长复杂程度的增强,过绿指数具有的土壤与植被的分离性仍优于红绿比值指数和过绿减过红指数;3)使用高斯高通滤波能够有效消除杂草、玉米植株的影响,减小山药植株多株连接生长所产生的干扰;4)高斯高通滤波卷积核大小79x79适用于不同时相和不同生长情况的山药植株影像处理,针对不同的山药植株生长情况和不同时相的可见光影像,需调整灰度分割的阈值参数r,单株山药植株面积S由田间测量确定。该方法以快速灵活、低成本的方式识别和计算不同生长状态的山药植株数目,适用于喀斯特山区的精准农业监测研究和现代农业生产活动。

基于组合赋权贝叶斯模型的平寨水库水质评价

[目的]对黔中水利枢纽的一期工程的核心水源工程--平寨水库的水环境质量进行评价,为该水库水环境质量评价及科学管理提供科学参考。[方法]于2018年1,5,8月选取了平寨水库7个断面进行水样采集,选择溶解氧(DO),化学需氧量(COD),总氮(TN),氨氮(NH3-N)这4个因子作为水质评价指标。在层次分析法和熵权法组合确定各评价指标权重的基础上,结合贝叶斯模型对平寨水库进行水质评价。[结果]①从组合权重来看,TN和COD对平寨水库水质影响较大,DO和NH3-N影响较小。②平寨水库丰水期水质最好,其次为枯水期,最次为平水期;各断面中库区中心1(KQ1)、库区中心2(KQ2)以及纳雍河断面(NY)水质最差。③TN和COD是平寨水库的主要污染因子。[结论]基于组合赋权贝叶斯模型的水质评价方法不仅区分了各评价因子对水质贡献的差异性,同时对水质进行了较为精确的评价。整体而言,平寨水库水质状况达到了贵州省水功能区划的相应要求。

西南高原山区作物低空遥感挑战与主要研究进展

实现高原山区作物种植精准监测是现代山地农业精细化管理面临的迫切需求,无人机遥感具有机动灵活、复杂环境适应性强、数据获取快速等优点,适合高原山区农作物精准监测。研究从多云雾天气、地形崎岖、耕地破碎、种植结构复杂、超低空飞行环境等方面分析了高原山区作物低空遥感存在的挑战;总结了无人机飞行平台与数据类型、作物识别与分类方法、作物类型等方面的研究现状;提出建立光谱为核心的作物“时-空-谱”样本库、作物精细分类方法、作物低空遥感数据共享平台等研究与应用方向。为进一步发展现代山地精准农业遥感、探索农作物精准监测和估产提供理论和方法参考。

喀斯特地区深水型湖泊水质时空变异性分析:以平寨水库为例

对河流水质时空变异特性的正确识别是有效评估河流水质状况的重要方面之一,为了了解典型喀斯特高原深水型水库——平寨水库水质状况,基于2018年度春夏秋冬4个季节21个采样点的水质监测数据,文章综合运用多元统计分析方法,对平寨水库水体的水质时空变化特征进行了分析。结果表明:(1)平寨水库水质具有一定的时空变异特性。在时间上pH值和DO均呈现出夏季最高、冬季最低的变化特征,TN的平均质量浓度在秋季达到最大,TP、NH3-N和COD的平均质量浓度最大值均出现在春季;在空间上,DO、TN和NH3-N浓度空间变异性较弱,TP在冬春季空间差异性较强,在夏秋季较弱,COD浓度则存在较强的空间变异性。21个采样点在空间上划分为5组,其中第3组水体水质劣于其他组,受人类活动影响较大。(2)在冬季和春季,水体中氧气含量和氢离子浓度对平寨水库水质变异性的贡献最大,夏季和秋季,表征生活污水和农业污水造成的富营养指标对水库水质变异性的贡献最大。

贵州省土地利用变化及其生态效应分析

基于贵州省2000年、2010年、2020年3期土地利用数据,采用土地利用转移矩阵、动态度、生态环境质量指数和土地利用转型生态贡献率对贵州省土地利用格局、转型及生态效应进行分析。结果表明,2000—2020年,贵州省土地利用结构以林地、耕地和草地为主,土地利用转型频繁;贵州省生态环境质量总体上保持稳定,呈略微的起伏,空间上呈明显的集聚态势,表现为西北低、东南高;贵州省生态环境质量指数整体呈下降趋势,导致其下降的主导因素是林地转型为草地、耕地,草地转型为耕地以及耕地转型为建设用地。针对耕地、林地、草地减少,生态环境质量下降等问题,未来要对贵州省土地利用进行更合理的规划,实行更为严格的生态环境保护制度。