水田平地机GNSS高程数据EMD与S-G联合降噪研究

【目的】减小基于全球卫星导航系统(Global navigation satellite system,GNSS)的水田平地机在测量地势高程信息时存在的多路径效应和机器振动影响,提高水田平地前基准面建立的准确度,进而提升平地质量。【方法】结合经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)和Savitzky-Golay(S-G)滤波各自的优势,提出了一种EMD与S-G联合降噪的方法。该方法首先采用EMD将原始高程信号分解成若干本征模态函数(Intrinsic mode functions,IMFs),利用归一化自相关函数和相关系数将其细分为噪声IMFs、混合IMFs和有效IMFs,然后利用S-G算法对混合IMFs进行滤波,最后将S-G滤波后的IMFs与有效IMFs进行重构,得到最终降噪后的数据。【结果】静态验证试验结果表明,联合滤波后的均方根误差比滤波前降低了36.9%,信噪比比滤波前提高了6.3%。田间测量试验结果表明,滤波后的数据波动范围减少了11.9%。【结论】EMD与S-G联合降噪算法有效削减了多路径效应误差和振动误差,改善了数据的平滑度,对于提高水田平地作业质量具有现实意义。

2000-2018年吕梁市土地利用结构变化及其驱动力分析

[目的]提高土地利用效率,进行土地利用结构变化及其驱动力分析研究,有利于实现吕梁市土地资源的合理分配利用。[方法]本研究选取山西省吕梁市为研究对象,基于Landsat 8遥感影像,利用信息熵(H)、均衡度(J)、优势度(I)、动态度(K)等土地利用指标以及土地利用类型转换矩阵,分析该地区自2000年至2018年的土地利用结构变化。[结果](1)2000-2010、2010-2018以及2000-2018年间,吕梁市土地利用类型以耕地、林地和草地等农业用地为主,其它类型土地面积较小,但耕地和林地面积逐渐减小,建设用地和未利用地面积不断增加,其中以建设用地面积增幅最大;(2)吕梁市土地利用H和J均呈“快速增长-稳步增长”的发展态势,而I则“持续降低”,表明2000-2018年间吕梁市土地利用结构变化较大,土地利用结构趋于均衡;(3)吕梁市近20 a间有487.06 km^(2)耕地和413.98 km^(2)林地等农业用地转变为其它用地类型,其中以向建设用地转变为主,另有0.23 km^(2)农业用地转变为未利用地;(4)人口增长、经济发展、政府规划以及城镇化驱动均对吕梁市土地利用结构调整产生了巨大影响。[结论]应加大土地开垦以及退耕还林还草力度,同时提高农、林业投入力度(人力、物力、财力等),以增加耕地和林地面积。

丘陵地区土地平整工程设计方案优化研究

针对丘陵地区土地平整工程设计问题,建立优化模型和基础数据库,确定项目区的地形特征、土壤特性和水文地质条件,选取缓丘地区进行优化,通过田块设计、土方计算和土方调配等步骤,实现土地平整工程的设计优化。研究表明,优化后的设计方案在保证土方平衡的同时,总土方量减少约9.37%,并得到最优土方调配路径,为土地整治提供科学依据和决策支持。

建德市农业标准地改革实践与建议

标准地改革是浙江在企业投资项目审批领域最深化的一次改革,是建立有效市场、打造有为政府的重要突破口。随着乡村振兴战略和共同富裕示范区打造的推进,着眼县域改革发展,对促进乡村振兴和共同富裕具有重要意义。通过总结浙江省建德市草莓标准地改革路径及经验做法,提出了县域农业标准地的改革发展建议,能为其他县市区推广农业标准地改革提供参考。

农田精准平整过程中三维地形实时测量方法研究

为提高农田平整作业过程中平后区域田面地形实时测量精度,本文提出一种农田精准平整过程中三维地形实时测量方法(Real-time 3D terrain measurement, Rt3DTM)。以安装有GNSS双天线和姿态传感器的支撑轮式旱地平地机为地形测量平台,利用卡尔曼滤波器融合GNSS与加速度提高定位精度,通过建立平地铲运动学模型获得支撑轮底点的车体坐标,结合平地铲位姿信息对支撑轮底点进行世界坐标解算,并利用最邻近插值法生成地形图。静态试验表明,Rt3DTM方法能准确解算支撑轮底点坐标,平面测量均方根误差小于10 mm,高程测量均方根误差不大于20 mm。水泥路面试验结果表明,在3组不同车速下测量同一段水泥路面三维地形,与真值的高差均方根误差均小于30 mm。田间试验结果表明,Rt3DTM测量的高程均方根误差为16.5 mm,平整度为16 mm,小于30 mm的高差分布列为95.8%,相比机载GNSS测量方法的均方根误差准确性提高29.5%,平整度准确性提高11.1%,高差分布列准确性提高9.5%。提出的Rt3DTM方法能实时准确地获取平整作业过程中平后区域的地形信息,为无人化农田平整实时路径规划研究提供基础。

基于反现实情景模拟的耕地“进出平衡”政策绩效预测

探究情景模拟下耕地进出平衡政策实施绩效与影响,有助于完善该政策机制和促进耕地保护。该研究以广州市为例,通过构建现实情景(政策实施情景)和反现实情景(惯性发展情景)下的农用地内部转换决策效用函数、土地利用需求预测模型和基于元胞自动机(cellular automata,CA)的土地利用转换潜力综合模型,对比分析两种情景下的土地利用时空动态格局变化,对该政策未来实施绩效进行预测。结果表明:1)该政策实施有效减少了广州市耕地的流失,政策实施情景中2020—2030年耕地流向非耕农用地的面积减少了20.40km^(2);2)该政策实施对耕地和园地的景观格局影响较大,政策实施情景中耕地的聚集程度更高,但园地的破碎程度更大;3)政策实施情景中2020—2030年广州市农用地内部地类数量比例保持平衡,较多园地恢复为耕地,且各地类分布更加均匀。耕地进出平衡政策未来在广州市的实施绩效良好,有效减少了耕地流失,维持了农用地内部结构比例,促进了园地向耕地转换,对保持耕地数量动态平衡、保障国家粮食安全具有重要意义。

基于希尔伯特-黄变换的覆土层厚度动态探测

准确揭示动态沉降过程中土层厚度及其变化情况对合理确定覆土层厚度,科学评价复垦土体稳定性具有重要意义。通过野外试验,结合探地雷达数据,基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)进行信号处理,根据希尔伯特谱确定覆土层所在的时域范围;提取由HHT获取的多个固有模态函数(Intrinsic mode function, IMF)的时间-瞬时频率信息,建立IMF2分量与相对介电常数的关系模型,进而获取覆土层厚度;将所建立的关系模型进一步应用于时间序列上的覆土层厚度的探测之中,实现覆土层厚度的动态探测。研究结果表明:覆土层下沉会引起层状介质之间的介电常数差异,进而导致分界面处的振幅变化;瞬时频率平均值与相对介电常数之间存在较高相关性,其利用多项式回归的建模决定系数R2达到0.887 0;综合考虑时域下的振幅与瞬时频率变化的联合时频分析可有效探测覆土层厚度,随覆土层厚度的增加和时间的推移探测精度整体略有下降,探测结果的平均相对误差为3.65%。

进出平衡视角下耕地恢复潜力重点区域识别

科学识别耕地恢复潜力重点区域,对落实耕地进出平衡、保障国家粮食安全与优化国土空间格局具有重要意义。该研究以山东省济宁市汶上县为研究区,基于“三调”数据,综合农业生产适宜性、新增耕地恢复潜力、地类集聚连片性与经济发展水平4个维度,构建进出平衡视角下栅格尺度的耕地恢复潜力重点区域识别模型,定量识别耕地恢复潜力重点区域并探究其空间分布格局。结果表明:1)汶上县农业生产适宜性较高,适宜性指数为[0.33,0.79],呈现自东向西逐级递减的地带性分异规律,地域差异较明显;耕地恢复潜力类型以工程恢复为主,可恢复地类中林地分布广泛,占比72.89%;地类集聚连片程度整体较好,高、中连片性区域占比达71.85%,呈“中部低、四周高”的分布态势;经济发展水平存在空间差异性,分布特征与新增耕地恢复潜力和地类连片性互补。2)结合耕地恢复综合评价,共识别23处耕地恢复潜力重点区域,总面积56.31 km^(2),分布于县域中部、南部与东西边缘地带,重点区域分布广泛。该模型可用于以平原为主的农业主产区重点区域的识别,可为耕地恢复整治项目筛选、耕地进出平衡方案编制与实施提供科学依据,对促进耕地进出平衡制度的落地、耕地可持续利用与国土空间格局优化有重要意义。

微地形改造对天山南麓寒旱矿区土壤水分动态的影响

[目的]明确微地形改造对(0—50 cm)土壤水分时空动态影响的变化规律,为天山南麓寒旱矿区的土地复垦及生态系统重建提供科学依据和理论支撑。[方法]以拜城润华煤矿区覆土平台和边坡改造后的微地形为试验对象,监测了2022年5—11月的土壤水分,并进行对比试验分析。[结果]平台集水坡面和蓄水沟改造土壤含水率分别比对照提高了37.03%和25.85%,提升效果表现为:集水坡面>蓄水沟;蓄水沟和集水坡面改造方式提高了土壤水分的时间稳定性,其作用效果表现为:蓄水沟>集水坡面。边坡反坡梯田和鱼鳞坑改造土壤含水率分别提高了6.48%和13.22%,提升效果表现为:鱼鳞坑>反坡梯田;鱼鳞坑改造方式提高了土壤水分的时间稳定性,反坡梯田改造方式降低了土壤水分的时间稳定性。[结论]在平台和边坡2种地形条件下,集水坡面改造更有利于受损矿区平台生态治理,鱼鳞坑改造更有利于受损矿区边坡生态治理。

土地价值对农户农地流转行为的影响研究——基于CHFS调查数据的实证分析

利用2015年中国家庭金融调查数据,采用Logistic模型和Tobit模型统计方法,研究了土地价值对农地流转行为的影响。结果表明:土地耕地价值对农地转入规模、农地转出规模具有正向相关关系;土地租金价值对农地转入决策具有负向显著影响,对农地转出决策及规模具有正向显著影响;土地征地价值对农地转入决策、农地转出行为及规模具有显著正向影响。据此,从培育重视耕地污染防护、优化农地流转市场、完善征地补偿措施等方面提出政策建议。

农田土地激光平整技术应用及初步评价

平整土地是一项改进田间地面灌水质量的重要措施，作为世界上最先进的土地平整方式——激光平地技术已在欧美发达国家广泛应用。该文介绍了激光平地设备的构成和工作原理，在初步应用基础上，对激光平地效果、作业效率、平地成本等进行了分析评价。结果表明激光平地方法可以使田块平整精度指标达到小于２ｃｍ的水平，在目前华北平原井灌区内现有农田地面平整状况下，土地平整精度每改善１ｃｍ所需投入的直接平地费用约为８３ＲＭＢ元／ｈｍ２。

以兰州新区某高标准农田建设项目为例浅析土地开发整理施工管理

为进一步解决甘肃省兰州市兰州新区部分地区耕地质量差、生产条件差、粮食产量低的问题,建设高标准农田、发展现代农业已成为必由之路。而土地平整作为高标准农田建设的基础工作,直接关系到后期土地保水性及灌溉工程、道路工程、防护工程的稳定性。基于此,结合兰州新区邓家沟土地开发整理及高标准农田建设项目工程实际,阐述了土地平整的施工部署、施工重难点,并从土地平整施工流程、土方开挖回填施工、施工作业点的降尘等方面总结了关键作业过程控制流程及控制要求等内容。

万安县国土综合整治及生态修复分区探讨

国土综合整治与生态修复是推进生态文明建设、落实国土空间规划的重要手段。为给江西省万安县生态保护及经济社会发展提供参考,分析了万安县国土综合整治潜力、生态修复情况及分区,探讨了各分区的整治特征及方向,提出了差异化的国土综合整治与生态修复策略。

常规土地平整与激光平地技术组合应用初步分析

在常规土地平整方法与激光平地技术组合应用实践基础上， 对两种平地方法的平整效果、作业效率及成本费用进行分析． 结果认为， 为达到费省效宏的组合平地应用形式， 在土地原始平整状况较差的渠灌区， 应首先采用常规平地方法进行粗平， 当田面平整精度与平地期望值的差值接近３ｃｍ 时， 再利用激光精平方法完成土地平整工作． 对田面平整度较高的井灌区， 也可直接采用激光平地技术完成土地精平．

基于农用地分等土地整理项目的土地质量评价

在省级农用地分等研究成果基础上,采用农用地分等自然质量参评因素及权重进行土地质量评价,以期实现在全国范围内土地整理质量评价结果的可比性。同时以江苏省泰兴市分界乡土地整理项目进行了案例分析,并根据各等级耕地进行等级折算,对土地整理计划制定进行了讨论。

DX1B型竹根挖掘机的设计与试验

为了解决竹根挖掘过程中机械化程度低的问题,针对竹林复杂的地形条件和农艺要求,设计了一种DX1B型自动竹根挖掘机。该文阐述了该机器主要的工作原理、主要结构和关键部件的结构设计与主要参数计算,并对刀筒及其内部的压力弹簧进行有限元力学分析,对机器的强度进行验证。同时,对支架进行模态分析获得前四阶固有频率和振型,并进行机器的动态平稳性分析以便结构设计时避开共振频率激励。最后,制作小型的物理样机进行竹林间性能试验来验证竹根挖掘性能。试验结果表明:样机的刀筒外径为40~120 mm,挖掘竹径为30~70 mm的竹根,最大挖掘深度为250 mm,大多数竹根挖掘到150~200 mm左右的深度时,就可将竹底部根须扭断从而将竹根带出,且竹根形状保持良好;当样机掘根的速度为2 mm/s左右时,工作机构的平稳性和效率最优,整个掘根工作过程一般需要2~5 min,竹根挖掘效率相对于手工挖掘提高60%以上。该机器可实现自动掘进挖根和自动取根的效果,还能实现自动排土、排根的功能,整个挖掘过程无需人与竹根或者土壤接触。该研究可为丘陵山区等复杂地况的竹根清除问题提供解决方案,为竹根挖掘机实现全自动操作提供参考。

农田土地精细平整施工测量网格间距的适宜性分析

基于不同测量网格间距得到的典型田块地面相对高程试验资料,利用统计学方法对数据进行分析处理,通过测量人力投入、田块微地形表述程度和平地土方量估算精度的对比,探讨小田块土地精平作业中适宜采用的施工测量网格间距。结果表明:平地土方量估算精度和测量作业人力投入对确定适宜的施工测量网格间距至为关键,在适当保持土方量相对估值精度并有效减少测量人力投入前提下,建议在小田块土地精细平整作业中,使用10～15m施工测量网格间距上得到的田面相对高程数据,设计土地精细平整工程方案,从而达到低投入高产出的预期平地效果。

土地整理过程中农田景观生态工程建设

农田景观生态工程是土地整理的重要内容之一,同时也具有很高的生态价值。将农田景观生态工程归纳为5种类型,即农田防护生态工程、生物栖息地保护工程、自然景观生态工程、污染隔离带工程和景观美化生态工程,并提出了其具体的建设内容和布局,在此基础上进一步探讨了各种农田景观生态工程的关键指标控制标准,有利于有效维护农田生态安全。

基于高分辨率遥感影像的土地整理区农用井识别

农用井等小地物识别是土地整理遥感监测的重要内容之一。针对目前相关系数模板匹配方法效率低的缺点,该文提出一种基于土地整理规划图约束下的灰度归一化相关系数模板匹配方法,对整理区农用井进行识别。选择北京市顺义区赵全营土地整理区2006年QuickBird遥感影像作为基础数据,以TITANIMAGE二次开发平台作为算法实现环境进行试验。结果表明,该方法在选择合适的农用井模板影像和归一化相关系数阈值后,识别准确率可达88.8%,验证了该文提出的土地整理区农用井遥感识别算法的可行性,同时为土地整理区其他小地物识别提供了一种有效途径。

采煤塌陷区土地动态沉降预测模型

为了把握采煤塌陷区土地复垦的时机、促进农业生产的持续高效,对塌陷区土地随时间不断变化的动态沉降过程进行了研究。通过分析Knothe函数中时间影响参数c,得出c值对地表沉降的动态计算及稳定时间有较大影响,且参数c是动态变化的,给出了c值的计算方法。依据塌陷区极限下沉量和阶段下沉量的思想,建立了基于时间影响参数的塌陷区动态沉降预测模型,并以某矿2407工作面的地表沉陷实测数据为例,对参数c的求取和预测模型进行了实例应用,结果表明该动态沉降预测模型较为符合现场实际。