基于差分的土壤墒情自动监测数据误差修正方法

土壤墒情自动监测设备能够快速、高效、连续地观测土壤墒情数据,但由于受安装调试水平、设备自身状态、以及田间环境变化的影响,在长期连续监测中输出数据的准确性和稳定性会逐渐降低,不利于墒情监测业务的开展。本文以北京市昌平区土壤墒情的人工和自动同步观测数据为基础,通过分析土壤墒情自动监测数据的误差特点,构建了一元一次、一元二次和一元三次差分方程对自动监测数据进行误差修正,并对修正后的误差特征进行分析。结果表明:经过差分修正后,20 cm深度的绝对误差均值减小了34%和24%,40 cm深度的绝对误差均值减小了67%和54%,自动监测数据误差显著下降;3种差分方程中线性差分方程表现最优;修正后的误差统计特性符合简单随机误差,可以通过求算数平均数的方法进一步降低误差。通过差分方法来修正自动监测数据简单易行,能有效的提高自动监测数据精度,充分能够发挥人工和自动监测的优势,提高监测体系整体性能。

基于空间聚类的平原旱作农区土地平整单元区划分方法

平整工程是土地整治项目的重要组成部分,其工程量和投资都占整个项目的很大比例,平整过程中通过合理规划土地平整单元区可以有效降低工程投资,并最大限度地满足农业生产需求。该文提出通过空间聚类划分平整单元区的方法,并基于工程量、平整度和单元区斑块规则度构建了用于确定最佳分区数及其平整单元区分布的目标函数。采用该方法对研究区进行平整单元区划分并计算相应评价参数,结果表明:随着分区数的增加工程量逐渐降低、分区间高程差升高,平整度下降、分区形状指数减小规则度升高,目标函数值随分区数增加呈现先降低后升高的趋势,根据目标函数的低谷可确定最优分区数目;相对于经验法,空间聚类法的工程量下降24%,高程极差下降11%,对于平整后项目区的平整工程量和平整度有较大地改善,但分区斑块形状指数增大11%,分区规则性降低,因此在实践中可将空间聚类法划分结果作为基础,再依靠专家经验对方案进行调整,以充分发挥2种方法各自的优势。

从遥感影像提取图斑灰度值的方法与实践

为了给遥感反演模型提供可靠数据,该文设计了一种按面积加权计算不规则图斑遥感影像灰度值的方法,特别是当图斑面积接近像元大小的时候;遥感数据采用被广泛支持的GeoTIFF格式,使用Matlab将遥感影像的灰度信息及元数据读取并存入数据库中;通过将像元分解成更小的单元,统计各像元在图斑内小单元的个数,计算图斑在各像元所占的面积,按照面积加权的方式计算得到图斑的平均灰度值.实例中以TM影像为数据源,输入样地和小班的坐标点序列,就可输出各自的灰度值,证明了该方法切实可行.与提取图斑几何中心点或重心点所在像元的灰度值相比,该方法避免了异常值的出现,更加合理准确.

畜禽养殖业配置优化及系统实现——以河北顺平腰山–高于铺镇土地整治项目区为例

以农业循环经济理论为基础,按照养分消纳平衡原则,在区域种植业配置确定的基础上进行养殖业数量配置;以GIS为主要技术手段,结合发展养殖的限制条件和适宜性评价进行养殖业空间配置优化。同时设计和开发相应的软件系统,实现养殖业数量和空间配置优化功能,并以河北顺平腰山–高于铺镇土地整治项目区为研究区进行案例应用。研究结果可为发展现代农业,合理配置养殖业并减少养殖业污染,提高土地利用综合效益的决策提供依据。

河南省耕地集约利用时空分异及分区研究

通过构建耕地集约利用评价模型,采用Kernel密度曲线等深入分析1990年、2000年和2010年河南省126个县域的耕地集约利用程度及其时空规律,并采用双重自组织模型进行耕地集约利用分区。结果表明:1县域耕地集约利用度的Kernel密度曲线呈现典型的单峰分布模式,分布曲线由"尖峰形"向"宽峰形"发展并整体向右移动,表明河南省耕地集约利用整体水平上升,县域差异扩大。2耕地集约利用水平空间差异显著,"北高南低"、"东高西低"、"平原区高,山地丘陵区低"的特征明显;大多数县域耕地集约利用度随时间变化稳步提高,但提高水平差异较大;耕地投入强度和耕地产出效率的提升幅度较大,耕地利用强度和可持续性状况提升较慢。3采用双重自组织模型将126个县域划分为东部黄淮平原区、北部平原区、东南丘陵平原区、中南平原区、西部山地丘陵区等5个耕地集约利用区,并提出了相应的发展策略。

生态系统服务价值驱动因素与空间异质性分析

以北京市为例,采用STIRPAT模型和地理加权回归模型分析了区域生态系统服务价值的驱动因素及空间差异。结果显示,人口数量、人均GDP、绿化率、第三产业比重、万元GDP能耗和城市化率都是影响北京市生态系统服务价值的重要驱动因素,其中绿化率是正向影响,其他5个指标对生态系统服务价值有负面影响,其中第三产业比重和城市化率的负面影响最大。加入空间距离和局域空间联系因素,对分区的生态系统服务价值驱动因素进行分析发现,北京市不同区的驱动因素的影响程度不同,各个驱动因素中,城市功能扩展区和城市发展新区的影响要高于生态涵养发展区。通过对驱动因素的定量测算及分区空间异质性分析,提出了北京市不同区域的提高生态系统服务价值的相关措施。

基于Web的自动灌溉控制系统数据实时推送设计与开发

基于Web的自动灌溉控制系统是当前农业节水信息技术发展的主流趋势,为了提供定制灌溉控制方案和精准的用水计量,系统需要较高的数据传输实时性能,而基于Web的应用程序在实时性上表现较差,难以满足应用需求。针对这一问题,该文首先分析了基于Web的自动灌溉控制系统的结构和数据传输实时性瓶颈,提出了通过数据推送模式提高实时性的方案,并对数据层与逻辑层、逻辑层与表现层之间的具体数据推送模式进行了设计。通过编程开发完成基于Web的灌溉控制系统的构建,实现了数据实时推送的机制,并对系统数据采集和控制指令发送过程的实时性进行测试。结果表明:数据采集平均延时为1 676 ms,控制数据从发送到结果返回的平均延时为3 378 ms,基本能够满足其设备控制和灌溉决策的需要;软件系统内采集和控制过程的数据库至客户端数据传输的平均延时分别为124和118 ms,消除了数据拉取模式中的延时因素,对提高系统实时性起到了重要作用。该研究为基于Web的实时监测与控制系统的开发提供了方法参考。

基于三维激光扫描成像系统的树冠生物量研究

林业中对树冠进行准确量测一直都难以实现,对树冠体积、表面积的估测也多是将树冠近似为规则几何体,所得到的数据偏差较大,使与树冠相关的一些研究受到限制.该文将三维激光扫描成像系统运用于立木测量,建立立木三维模型,通过对模型进行量测获取包括树冠体积、表面积等各种测树因子.以此为基础,运用非线性回归方法建立树冠体积、表面积回归方程,相关系数都在0.95左右.利用树冠体积、表面积回归模型,可以用传统林业调查数据推算树冠的体积表面积,可以使与树冠相关的估测、研究得到较好的结果.同时该文将树冠因子引入生物量模型,建立包含树冠体积、表面积的生物量模型,获得了较传统CAR模型更好的效果,可作为生物量估测的基本模型.

基于全过程的土地整治项目实施问题、成因及对策研究

研究目的:分析目前土地整治项目实施中的突出问题,从实施全过程入手探寻土地整治项目实施问题的成因机制并发现控制问题产生的关键环节,提出保障土地整治项目实施高效实施的对策建议。研究方法:调研分析法、文献综述法及定性与定量结合法;研究结果:土地整治项目实施过程主要包括立项、规划、施工、验收4个阶段,目前项目实施中存在规划设计变更大、施工周期超期、工程质量不优、验收进度慢和后期管护不到位等突出问题,研究从不同角度对问题的成因机制进行了分析,并提出可以从项目实施过程对已有问题进行控制,并从项目立项审查要点、规划设计审查体系、从业单位评级制度与准入机制、全业务流程的信息监管平台、经费使用与管理体系和管护机制等方面提出了保障土地整治项目高效实施的对策。研究结论:从土地整治项目实施全过程控制可以有效控制实施中存在的问题,目前亟待构建土地整治项目的高效实施支撑体系以保障土地整治项目的高效实施。

三维激光扫描成像系统在森林计测中的应用

该文介绍了三维激光扫描成像系统的组成、工作原理、仪器的性能指标及软件功能.通过在甘肃省小陇山林业局的试验,总结了三维激光扫描成像系统进行精准测树的流程、内业数据处理方法、提取各种测树因子的方法、测量立木材积以及树冠体积的方法.结果表明:使用三维激光扫描成像系统可以获取树木的立体模型,得到某些传统方法难以获得的数据,如树冠体积、表面积等,并且可以随意重复量测;通过扫描获得的树木材积可以替代传统的区分求积方法,建立材积表不再需要大量伐树;使用立木扫描模型解决了树冠测量的难题.因此,将三维激光扫描成像系统作为精准测树工具,是一种切实可行的方法.

F-star林场地理信息系统平台设计思想、功能及应用前景

为了满足当前基层林场生产任务和业务管理的实际需求,针对生产中面临的一些问题,提出了以组件式GIS为基础,建立F-star林场地理信息系统平台的构想,以实现森林资源的信息化管理.F-star林场地理信息系统平台包括森林资源数据管理功能模块、造林决策支持模块、林火管理功能模块和林业专题图制作功能模块4个能与林场日常管理业务高度集成的功能.同时该文还对平台建设的关键技术、开发平台以及应用前景作了详细介绍.

建筑变形信息系统中灰色预测理论的应用

在高层建筑物施工过程中,随着荷载的增加,沉降值增大,建筑物是否安全以及未来发展趋势如何,需要随时掌握他们之间的动态关系,以便采取合理施工顺序和相应的安全措施.以灰色系统理论为基础,建立相关的预测模型;在已有监测数据的基础上,求出预测参数,然后根据施工进度与荷载变化,可以预测不同施工期间建筑沉降值,以便确保施工安全.本文对某建筑工程进行实例分析,建立动态预测模型,并对后续变形进行预测,实测对比验证表明,其预测结果和预测精度令人满意.

基于力矩平衡点法的北京市生态系统服务价值时空分布

以北京市为例,在计算1993年、2001年和2007年三期土地利用生态系统服务价值的基础上,基于力矩平衡点法分析了生态服务功能价值的重心变化情况,研究了北京市生态系统服务价值分布的时空变化及变化原因。结果表明:北京市生态系统服务总价值先增加后减少,从1993年的297.69亿元增加到2001年的299.05亿元,在2007年又降低到292.12亿元;不同土地利用类型的生态系统服务价值的重心转移情况表明,耕地、草地、湿地的价值重心从1993年到2007年,一直由南向北移动,推动了总价值的重心变化,公园绿地、林地的重心变化始终为由北向南;不同功能生态系统服务价值的重心转移情况表明,废物处理、气候调节、气体调节、食物生产、土壤形成与保护、娱乐文化的价值重心由南向北移动,原材料的价值重心呈由北向南移动,生物多样性的价值重心呈由西向东的移动趋势,而水源涵养的价值重心在1993年到2001年由北向南移动,2001年到2007年则是由南向北移动。研究结果为北京市的政府决策和生态环境保护政策制定提供了依据。

基于生态需求评价的北京市生态区位划分研究

从生态需求角度从发,选择生态经济协调度、生态稀缺程度、人文发展水平作为评价指标,在对分指标进行评价的基础上,采用多指标条件判定法进行北京市生态需求程度评价,并据此划分了3个生态分区。结果显示,北京人均生态系统服务价值差距较大,从中心城区到远郊区,生态资源愈来愈稀缺;生态经济协调度中,轻度协调的区域大多位于北京北部的生态涵养区,而首都核心功能区和城市发展新区的经济协调程度多属于轻度冲突;人文发展水平从中心城区到远郊区逐渐降低;生态需求程度从中心城区到远郊区逐步降低。根据生态分区的生态需求不同,针对不同区位的特点提出了生态环境建设的建议,研究可以为区域土地资源合理规划布局与调整、生态用地配置和生态环境保护提供参考和依据。

海南省热带台地生态化土地整治分区与工程设计

在分析海南省热带台地耕地整治数量、质量潜力的基础上,综合考虑气候、土壤、地貌等条件与区域农业发展方向,将海南省热带台地土地整治划分为4个区域:琼东现代农业整治区、琼南农旅一体化整治区、琼西生态调节整治区和琼北高产高效整治区,并分析各个区域的特点、整治潜力及整治重点方向和关键技术。结合海南建设国际旅游岛的背景,确定台地不同区域的生态化整治措施,包括对田块、道路、沟渠、防护林的生态化设计方法。研究结果可以为因地制宜地进行台地区域耕地整治,探索热带台地地区生态化整治措施,提高海南省热带台地地区的土地整治水平提供科学依据。

土地利用/土地覆盖变化动态方程的建立与分析

土地利用/土地覆盖变化研究的一个重要目的是对这种变化进行数量化的描述.该文以大庆市为实例,介绍了以TM卫星影像数据为数据源,提取土地覆盖信息的方法,并以此为基础建立以时间为自变量的三次方程,来描述土地利用类型的数量的动态情况.该文还介绍了方程参数显著性检验的方法,并通过对方程进行多次求导,得到新的方程,来描述研究期间土地利用类型面积的变化速度、加速度以及加加速度.从实例分析的结果来看,所建立的方程可以准确、全面地表达土地利用/土地覆盖变化的动态情况.

基于Avenue的林场GIS二次开发研究

基于Avenue对ArcView3.2进行二次开发。研究的主要内容是GIS编程开发实现方法的选择与比较,介绍Avenue语法以及Avenue语言二次开发菜单、工具条、对话框的原理与方法。利用实测的数字化林相图和实地调查获取相关属性信息,在ArcView3.2软件平台上建立了林场地理信息系统。该系统除了具有图形分层显示、缩放漫游、属性信息查询等基本功能之外,还通过Avenue编程进一步实现了工程外包装、工程相关对话框、自定义热链接、小班综合查询、查询构造器查询、模糊查询等专题功能。为ArcView3.2用户制作林区专题工程图提供了设计思路和实现方法。

基于本体知识库的建设用地疑似用地问题自动发现

城镇化发展过程中,建设用地的用地过程监管力度逐渐加大。为实现疑似用地问题的早发现,规范土地资源的使用,设计了一种基于本体知识库的建设用地疑似用地问题自动发现的技术路线。具体路线是针对目前疑似用地问题自动化判别方法研究的不足,借鉴本体知识库,对建设用地监管对象进行概念化表达,设计了建设用地监管对象本体。通过分析建设用地监管过程中的各类用地问题形成对应的问题指标;并构建对应的问题指标本体。基于监管对象与问题指标的关系构建相应的推理规则;并形成规则库。结合推理规则库与本体库进行自动化逻辑推理,发现疑似用地问题。最后通过案例实验,检验推理结果的准确性。实验结果表明基于本体知识库的建设用地监管疑似问题发现技术可行,该技术能够为建设用地动态监管提供一种问题实时发现的手段,对科学管理用地及进行用地决策具有一定的辅助作用。

基于三明治估计的全国土壤墒情估计方法

土壤墒情监测对于科学灌溉、抗旱资源调配均意义重大,文章针对全国范围墒情监测中由于监测点数据少、分布不均及数据点之间关系松散等导致的空间估计效果较差的问题,对全国范围的土壤墒情空间分布规律与空间估计方法展开研究。采用适用于分层异质性表面进行空间估计的三明治估计方法,以全国县域土壤墒情监测数据为采样数据,以全国降水栅格数据与土壤分类数据作为分区数据,以县行政区作为报告单元,实现土壤墒情监测点数据到面数据的上推。采用交叉验证方法对三明治估计效果进行验证,并与距离反比、克吕金、自然临近点和样条4种常规插值方法进行对比。结果表明:三明治估计的误差均值为1.66%,误差标准差为25.16%,墒情等级估计准确率为60.7%;与其它对比方法相比,三明治估计的结果在误差均值与误差标准差上并没有表现更好,三明治估计的误差均值小于样条插值方法但大于其它方法,误差标准差与距离反比、克吕金及自然临近点方法接近。总体来看,三明治估计能够获得与一般插值方法类似的估计效果,但是由于其更符合土壤墒情空间分布以及采样数据情况,因此其结果更可靠和易于解释,能更好地满足全国土壤墒情监测的应用需要。

基于STIRPAT模型的北京能源压力区域空间变化分析

综合考虑地理空间因素,以STIRPAT模型作为基础,采用能源消费总量作为环境压力的指标,以人口密度、GDP和第二产业增加值比重分别代表人口、富裕度和技术项,估计人口、富裕度、技术指标的弹性系数。将能源消费的空间差异性纳入模型,采用地理加权回归模型,从市区的尺度估计北京市16个区各驱动力因素弹性变化的差异性,得到北京市区域内部能源消费变化在空间上的变化规律。结果显示,各驱动力因素在不同区的变化并不均衡,每种驱动力因素的变化也具有一定的空间规律。由此,可针对不同区经济发展和城市化进程的差异制定个性化的调控措施。