新农科背景下“3+N”的三维GIS课程实践教学改革研究

新农科背景下,涉农高校肩负着培养强农兴农实践人才的重要使命。为推进新农科高质量建设,涉农高校需要积极推动三维GIS实践教学改革,解决传统农林院校在三维GIS实践教学中存在的教学理念、课程建设模式、教学实施模式以及育人平台建设等方面的问题。研究针对GIS和新农科交叉技术人才培养的需求,提出“3+N”的三维GIS实践教学改革路径,探讨学科交叉育人模式改革、信息化教学环境和资源重塑、教学实施模式优化和协同育人平台建设等视角的改革措施,并对其教学效果进行评价。这些经验可以推广到其他课程中。

基于卷积神经网络的林火烟雾检测

【目的】随着卫星遥感技术的蓬勃发展,卫星遥感已成为林火监测的重要手段。林火发生初期,由于燃烧温度不高致使卫星红外波段接收不到足以成像的能量辐射。林火发生时会首先产生烟雾,采用深度学习方法利用气象卫星影像进行林火烟雾检测,相较于利用卫星红外通道监测林火而言可更早地发现林火。【方法】以高时间分辨率国产静止气象卫星FY-4A数据为基础,采集研究区内1500张林火烟雾图像和1500张云图像作为数据集,以4︰1的比例划分训练集与验证集并进行数据预处理,采用卷积神经网络AlexNet、MobileNet、ResNet及Inception-ResNet(IRNet)结构对数据集进行实验分析,采用准确率、精确率、召回率和Kappa系数评价模型的总体效果,选取最优结果建立基于卷积神经网络的林火烟雾检测模型。【结果】利用准确率、精确率、召回率及Kappa系数定量评价各模型的总体效果,得出AlexNet模型的准确率达89.3%,精确率达100%,召回率达78.7%,Kappa系数为78.7%;MobileNet模型的准确率达98.2%,精确率达99.7%,召回率达96.7%,Kappa系数为96.3%;ResNet模型的准确率达98.0%,精确率达100%,召回率达96.0%,Kappa系数为96.0%;IRNet模型的准确率达99.8%,精确率达100%,召回率达99.7%,Kappa系数为99.7%。IRNet模型的总体效果高于AlexNet模型、MobileNet模型与ResNet模型,选取IRNet为林火烟雾检测的最优模型。【结论】利用高时效性FY-4A静止气象卫星遥感数据,采用IRNet模型进行林火烟雾检测的总体效果最好,能有效地减少卫星监测时的林火漏判和迟判现象,提高对森林火灾的早期监测预警能力。

森林病虫害远程诊断及实现

为及时监测、有效治理森林病虫害,迫切需要对森林病虫害进行科学诊断.运用WEB-GIS、图像识别处理、数据库技术等,建立了一个森林病虫害远程诊断系统.基层林业工作者提交森林病虫害的文字或图像信息等,利用该系统由专家进行远程诊断,为森林病虫害防治工作提供科学依据.

长沙市土地利用生态风险及评价

城市生态环境问题已成为制约城市可持续发展的重要问题,土地利用变化是城市生态环境改变的重要因素。长沙市作为中部经济发达、人口众多的大城市,其工业化和城市化的发展速度很快。强烈的土地需求对土地利用的强度、方式、规模、布局等造成了深远的影响,同时也对城市生态环境造成强烈的冲击,生态安全受到严重威胁。引入城市土地利用生态风险评价的概念,分析长沙市土地利用现状,阐述城市土地利用生态风险产生的原因,识别与土地利用相关的生态环境问题,综合运用主成分分析,K均值聚类等方法,建立了土地利用生态风险评价模型,分析和评价长沙市土地利用生态风险。结果发现:(1)该区所研究时段土地利用生态风险总体上变大,土地利用生态风险值从1996年的-0.85286(Ⅴ),变为2006年的1.321039(Ⅰ),期间变化波动明显,风险值在1996—1999年和2003—2006年趋于上升,2000—2002年趋于下降;(2)长沙市所研究时段经济发展与环境状况改善不是完全协调的。根据此评价结论,作者提出一系列规避和应对生态风险,协调城市土地利用与生态环境的对策。

基于复杂网络的森林健康评价研究

为了揭示森林生态系统健康状况的发展规律,本研究构建了森林健康评价指标体系,采用复杂网络和综合指数法对森林健康状况进行了评价分析。以广州市大岭山林场216个小班为例,把优势树种和龄组相同的相邻小班合并成景观斑块,构建了小班网络、景观斑块网络,并计算出不同尺度的健康指数。结果表明:小班尺度,优质、健康、亚健康、不健康、病态小班分别是139个、44个、20个、11个、2个;景观斑块尺度,优质、健康、亚健康、不健康、病态景观斑块分别占总面积的75.57%、10.68%、10.13%、2.86%、0.76%;区域尺度,整个区域的森林健康指数为78.62,森林健康等级为健康。研究结果可为森林可持续经营提供科学依据。

洞庭湖白沙洲4种植被系统与大气中碳素交换

近年来由于气候变化,极端天气现象及其相应的自然灾害的频繁发生,致使人类面临严峻的挑战,全球环境问题已备受瞩目。湿地碳循环在全球气候变化中具有不可忽视的作用,研究湿地系统与大气中碳素的交换,有助于深入了解湿地生态系统对大气环境的影响。在生物量和土壤温室气体排放测定的基础上,对洞庭湖白沙洲湿地4种主要植被系统与大气碳素交换进行研究,结果表明:杨树人工林、芦苇和苔草3种植被系统净生产力吸收大气中碳量分别为9.88、6.83.thm-.2a-1和4.07.thm-.2a-1,土壤排放碳量(包括CH4中的碳素)分别为3.08、2.79.thm-.2a-1和2.80t.hm-.2a-1,3种植被系统每年净吸收大气中的碳6.80、4.07t.hm-.2a-1和1.27t.hm-.2a-1,都是大气CO2的汇;黑藻与竹叶眼子菜混交群落净生产力吸收大气碳1.23.thm-.2a-1,土壤排放的碳1.32t.hm-.2a-1,该系统每年向大气净排放0.09t.hm-.2a-1,是一个弱的CO2排放源;将CH4温室效应是CO2的21倍折算成CO2量,杨树林土壤排放CO2量(包括CH4折算成CO2量)为16.19t.hm-.2a-1,比植被净生产力吸收的少16.64t.hm-.2a-1,对大气温室效应而言,该系统是温室气体的汇;芦苇、苔草以及黑藻与竹叶眼子菜混交群落土壤排放CO2量(包括CH4折算成CO2量)分别是43.68、39.19t.hm-.2a-1和32.22t.hm-.2a-1,比植被净生产力吸收的还多20.60、24.27.thm-.2a-1和27.71.thm-.2a-1,对大气温室效应而言,这3种湿地植被系统都是温室气体排放源。

基于灰色关联度分析的森林火灾危害程度及相关因子研究

森林火灾危害程度的研究对森林防火工作具有重要的现实意义。根据森林火灾危害程度及其相关因子的灰色系统特征,利用灰色关联分析理论,建立了森林火灾危害程度及其相关因子的灰色关联度计算模型。通过均值化消除量纲处理,以森林火灾危害程度值为母序列,各影响因子为子序列,对广州市的30起森林火灾的危害程度及其相关因子进行了实证研究,所得结果符合实际情况。研究结果对森林火灾危害程度的判断具有重要意义。

基于模糊综合评判法的城市森林健康评价——以湖南省株洲市为例

在建立城市森林生态系统健康评价指标体系的基础上,以AHP法求得各个指标权重,再建立模糊综合评价模型,对株洲市荷塘、芦淞、天元、石峰4区的城市森林生态系统进行实证评价分析.结果表明,株洲市4个区的城市森林生态系统健康状况分别为不健康(评价值为0.3594)、不健康(评价值为0.3708)、不健康(评价值为0.3698)和良好健康(评价值为0.7833),评价结果与当地实际情况相符.

基于可变模糊集方法的森林火险区划研究

根据全国森林火险区划等级行业标准LY/T 1063-2008,选取优势树种燃烧级别、坡度、生物量、小班距离林区公路的距离、防火期月平均降水量、防火期月平均气温和防火期月平均风速等7个火险因子,建立了森林火险区划指标体系,以广州市梳脑林场208个小班为例,利用可变模糊集方法进行了森林火险区划。结果表明:广州市梳脑林场低火险小班有106个,中火险小班73个,高火险小班29个。本研究为进行森林火险区划提供了一种新的方法。

林业信息工程本科人才培养互动机制研究

无论从数量上还是质量上,林业信息化人才都不能满足当前林业信息化的需要。在确定林业信息工程本科人才培养互动机制的内涵的基础上,分析其现状及问题。围绕人才培养目标调整、课程体系优化、综合实践能力强化以及互动评价等方面构建林业信息工程本科人才培养互动机制,培养具有林学基础和信息技术的复合型人才,以适应社会需要。

论现代大学人文精神的培育

弘扬人文精神、加强人文教育是当前高等教育改革的主课题之一。在对人文精神相关概念辨析的基础上,从总体上探讨高校人文精神状况,具体分析当代大学人文精神缺失的原因,探索现代大学人文精神的培养途径,并希望能对我国高校人文教育提供参考意见和对策。

聚类分析法在森林火险区划中的应用

森林火险区划能为森林火险预测预报和森林防火决策提供科学依据.以广州市为例,建立森林火险区划评判指标体系,从森林防火信息系统的基础数据库中提取森林火险区划因子的属性数据,并对样地数据进行标准化,用聚类分析法进行分析.结果表明:可将广州市森林火险区划为3大类,样地1、2、3和9火险最高,4、7、10、11和15次之,5、6、8、12、13和14火险最低.

珠江三角洲生态经济发展主要问题及对策研究

实施生态经济发展战略是珠三角在21世纪的必然选择。本文对珠三角生态经济发展中生态环境问题、土地资源问题及产业结构等主要问题进行了分析。针对性提出了实行生态功能区划、构建区域生态结构体系,优化城市规模扩张模式、实现城乡融合,调整产业结构、不断探索生态经济在珠三角的发展模式,创新政府对生态经济的管理等对策。

试析高校深化教学管理的几个关键问题

规范、科学的教学管理是提高人才培养质量的重要保障。我们从科学理念的建立和对教学工作体系的认识入手,结合高校教学及管理的一些现状,对进一步深化高校教学管理的几个关键问题进行了分析,并提出一些相关建议。

广州市森林火险性天气预报研究

广州市地处亚热带季风气候区,城市森林面积大,人口密集,极易发生森林火灾,利用广州市1997～2001年火险性天气资料,结合各季节人为用火影响规律,参照全国森林火险性天气预报方法,研制了广州市短期森林火险性天气预报系统,并利用森林火险天气预报系统自动生成广州市森林火险天气等级分布图,以此为依据来发布广州市各区(县、市)短期森林火险天气预报。

广州市林业生态经济体系建设的现状与对策

林业是生态建设的主体,林业生态经济建设是现代林业的基本模式。利用森林生态经济学原理,论述了林业的生态经济性特征;根据协调发展的理论,发展林业必须兼顾生态、社会、经济效益,建立完善的林业生态经济体系。在分析广州市林业生态经济现状和制约广州市林业生态经济发展的主要因素的基础上,阐明了建立完备的林业生态经济体系是正确解决林业生态经济的关键所在,进而提出了广州市林业生态经济体系建设的具体措施。

高校培养创新人才的制约因素及对策研究

培养创新人才是目前高校的根本任务 ,然而教育思想及观念的滞后 ,师资缺乏及结构的不合理 ,学校个性及学生个性发展的局限性 ,教育投资的缺乏及教学管理的不完善等等 ,都制约着高校创新人才的培养 ,针对这些因素提出相应的对策是高校改革的重要课题。

估测森林蓄积量的遥感因子选择研究

为提高森林蓄积量的估测精度,选择多重相关性小的遥感因子组合,运用残差平方和法,对湖南省新化县曹家镇20个一类调查样地对应的SPOT5影像的9个遥感因子组合进行了多重相关性研究。结果表明:除遥感因子FSP2外,其余因子对森林蓄积量的估测都有重要作用。通过方差扩大因子对各遥感因子的多重相关性诊断表明:剔除FSP2后,各遥感因子间的多重相关性大幅减小。

基于不同卫星传感器的森林火灾红外辐射归一化方法研究

不同卫星传感器识别森林火灾时存在时间差异及辐射差异,通过对AUQA亮温、NOAA-19地表温度、FY-3B亮温数据进行影响因素分析,确定大气、地形、地表温度为归一化参数,建立基于3个卫星传感器的亮温归一化模型。利用地面接收站2017年4月份影像数据,将归一化模型应用到森林火灾识别中,建立了一套适合湖南省的森林火灾阈值。研究结果表明:不同卫星传感器的红外辐射归一化模型能较好地消除辐射差异影响,弥补卫星传感器的时间差异性,提高不同卫星传感器对森林火灾监测的速度。

基于博弈论的林业科技成果转化主体行为分析

为改变目前林业科技成果转化率低的现状,对林业科技成果转化中的主体按职能和主要作用进行了分类,分别建立了林业科技成果供给方与需求方之间、政府与林业科技成果供给方之间、政府与林业科技成果需求方之间的博弈模型,并运用博弈论思想全面系统的分析了各主体之间的行为,最后构建了林业科技成果转化信息平台。此研究对提高林业科技成果转化率乃至整个林业经济的发展都具有重要的意义。