关于时空大数据助力乡村振兴的思考

数字乡村建设既是乡村振兴的战略方针,也是数字中国建设的重要内容。本文围绕“时空”联动“三农”,在如何利用时空信息技术帮助全国农村振兴、服务数字农业和数字乡村建设等方面,进行思考与探讨,旨在利用时空数据优势,通过实时发布处理的遥感影像资料、气象资料等多源时空数据,变时空信息技术大数据为农村振兴的“新基础设施”与基石;通过强化整合人工智能算法、作物模型等遥感应用,构建起农业农村大数据服务平台,进行正向思维,推进数据开放、实时共享,围绕精准农业、数字田地、智能监管等乡村振兴所需内容,积极推动形成多效合一的时空大数据基础基地,赋能农业农村发展,实现时空数字链接、自动化管理、农业农村农民智能增效,助力中国乡村振兴战略提速。

基于修正通用土壤流失方程(RUSLE)的蒙山区域水土流失敏感性评价

水土流失敏感性评价作为区域生态质量评价的重要内容,对判定水土流失程度、检验水土保持成效起着重要作用。本文基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE),对降雨侵蚀力(R)、土壤可蚀性(K)、地形起伏度(LS)、植被覆盖(C)及水土保持措施(P)5个评价因子进行分级赋值并根据通用土壤流失方程进行计算。研究表明:1)蒙山区域的水土流失敏感性整体呈中部和南部高、东部和北部低的条带状空间分布特征;2)蒙山区域水土流失潜在危险程度的值较低,整体的水土流失敏感性中度偏轻。本文根据量化结果进行分区,得出蒙山区域水土流失防治重点,对推动蒙山区域可持续发展及促进区域生态修复均具有重要意义。

区块链技术在不动产统一登记数据整合中的应用与思考

因不动产数据具有多机构监管、数据更新快、格式不一、介质不同等特点,不动产统一登记数据整合仍存在数据安全、数据共享、数据汇交等问题。本文基于区块链技术的优势及特点,探索在不动产统一登记数据整合中引入区块链的技术和思想,利用分布式账本技术,依据去中心化、不可篡改特性,解决不动产登记业务中的一些痛点问题,利用区块链改造授权存证环节进行数据溯源和实现智能合约的主要思路,梳理实现不动产统一登记数据整合的整体架构。本研究对不动产登记数据库建设和不动产登记信息共享具有借鉴意义。

多元交通流视角下长江经济带城市网络空间组织模式分析

从复杂网络和个体出行行为角度挖掘多中心城市网络空间组织模式,有助于优化城市空间结构。该文基于长江经济带多元交通流数据,采用TCD(Transportation Cluster Detection)社区发现算法融合百度地图API获取的城市内外部实时时间成本数据,构建多元交通流网络社区结构探测模型,对长江经济带城市网络的空间组织模式进行特征提取和规则挖掘。结果表明:(1)公路网络在省域尺度表现出显著的“核心—边缘”结构;铁路网络表现出“东高西低”的分布态势;航空网络分布态势与铁路网络相反,西部城市航空网络的枢纽效应强于中部、东部城市;综合交通网络总体呈现“以铁路为主、公路为辅、航空为补”的共振状态。(2)利用TCD算法合并节点过程中,社区数量与城市节点的邻近指数符合幂律分布,共识别出24个社区,其中包括贵州、云南、安徽、川渝、鄂湘赣和江浙沪六大“城市经济社区”。(3)长江经济带城市网络空间组织模式包括以贵州、昆明、合肥为核心的“单核心”模式、成都—重庆构建的“双核心”模式以及长沙—武汉—南昌和上海—南京—杭州构建的“多核心”模式,该城市网络空间组织模式对于揭示地级市网络空间关联格局具有指示意义。

基于改进G2SFCA的城市公园绿地可达性评价及其选址优化研究——以苏州工业园区为例

公园绿地是城市公共开放空间的重要组成部分,定量研究公园绿地的可达性可以为“公园城市”的建设提供科学合理的参考。本文基于居住小区、社区和街道3个尺度,运用改进后的高斯两步移动搜索法(I-G2SFCA)对苏州工业园区的城市公园绿地可达性进行评价;然后,利用k-means聚类算法求解新增公园个数;最后,基于粒子群优化算法求解城市公园绿地的优化选址问题。研究表明:1)利用改进后的算法进行可达性评价,计算结果符合实际公园绿地服务范围和居民出行情况,研究区域的城市公园绿地可达性整体呈中部和北部高、西部和东南部低的空间分布特征。2)建议在研究区域内新增5或10个规划待建公园。研究结果可为园区相关部门制订规划决策提供科学依据。

中国东北植被生长峰值时空变化及可持续性分析

植被生长峰值不仅是典型的物候节点,也是植被最大生长能力的重要指示参数。本文以中国东北地区为研究区域,基于长时序遥感NDVI数据,采用Mann-Kendall检验法探索植被生长峰值的变化趋势,利用Hurst指数对植被生长峰值进行可持续性分析。结果表明:1)我国东北地区植被生长峰值时间点(POP)和最大生长幅度(PEAK)整体上呈现出波动上升的趋势。植被峰值时间点在东部以及北部阔叶林和草原区域表现为延迟趋势;植被最大生长幅度在中部、北部以及西南部表现为增强趋势,在森林区峰值时间点表现为延迟趋势,生长峰值表现为增强趋势;2)东北地区整体上植被返青开始期(SOS)和生长峰值时间主要以延迟为主,峰值幅度有所升高;3)Hurst指数结果表明,东北地区植被PEAK呈持续增强趋势,仅6.38%的区域与过去呈现相反的变化趋势,植被增强区域主要集中在中部地区。东北地区植被生长峰值变化可持续性研究,可以为评价东北地区植被固碳能力和生态系统功能提供参考。

不同产地花生酱的挥发性风味成分比较分析

为研究不同提取方法比较不同产地花生酱中挥发性风味物质的差异。采用顶空固相微萃取(HS-SPME)和同时蒸馏萃取(SDE)两种方法提取4种不同国家花生酱,中国莺歌花生酱(Z)、美国四季宝花生酱(M)、澳大利亚贝科姆花生酱(A)、新西兰皮卡思花生酱(X)的挥发性风味物质,用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对挥发性物质进行鉴定以内标法计算各类物质的含量,并结合气味活度值(OAV)方法分析不同风味物质对整体风味的贡献程度。结果表明:4种花生酱共鉴定出挥发性物质202种,其中SDE鉴定出70种,HS-SPME鉴定出142种。A、M、X、Z样品分别鉴定出71种、93种、58种和141种挥发性物质。HS-SPME鉴定挥发性成分更全面,而SDE法可较灵敏的检测吡嗪类和醛类成分。Z样品中含有最丰富的风味物质其中醛类风味物质含量最高为14901.17μg/kg。结合OAV分析得到:对四种花生酱的整体风味贡献程度较大的风味物质均为己醛、苯乙醛、苯乙醇、2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪。Z样品的风味成分最丰富,风味品质要好于其他三种花生酱,其烤花生香味、杏味较突出。

面向双碳目标的自然资源监测体系研究

碳达峰和碳中和(双碳目标)是我国应对气候变化做出的庄严承诺,自然资源作为碳源汇的重要组成部分,对其建立自动化、智能化的监测体系是实现双碳目标的重要基础。目前我国的自然资源监测体系主要面对土地利用和自然生态的空间分布数量、格局情况,在碳监测和评估方面上尚有不足。本文提出空天地全空间的监测体系:以遥感时空监测为常规监测、地面碳通量和碳排放监测为专项监测、多源数据融合和智能化碳评估模型为监测业务中台。通过地理格网化的方法自动化、智能化地动态获取我国自然资源的本底状况和碳源汇能力。该自然资源监测体系有助于全面、深刻认识我国自然生态系统的固碳能力和双碳压力,能够为顺利实现双碳目标提供技术支撑。

2016年环江喀斯特生态站无人机遥感植被指数数据集

中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站(简称“环江站”)位于广西自治区的西北地区,是典型的喀斯特峰丛洼地区域,景观异质性高,高精度地物覆盖信息获取困难。利用小型固定翼无人机挂载多光谱相机,获取了环江站4个观测场的绿、红、红边、近红波段的光谱反射率,经过影像质量控制、拼接和投影后,计算得到归一化植被指数(NDVI)。数据为Geotiff格式。空间分辨率为0.3~0.5 m。结果表明,无人机植被遥感数据集成像效果好,NDVI数据质量可靠,可用于小区域植被覆盖度的分析和卫星遥感植被产品的多尺度对比校正,有效弥补了地面观测与常规遥感监测的尺度匹配问题。

基于Landsat-8影像和随机森林方法的土地分类研究

随着对地观测数据获取能力的飞速发展,遥感应用已经进入大数据时代,土地利用分类是海量遥感数据的重要应用方向,有必要研发简单快速的分类流程。本文利用USGS云平台自身存储的遥感数据,选取最新的Landsat-8 OLI光学遥感影像,基于R语言和随机森林方法进行土地覆盖的监督分类研究。首先利用Google Map高分辨率遥感影像选取样本点,存储为KML格式,然后利用R语言的random forest包将影像分为森林、农田、城市、水体4类。分类混淆矩阵表明分类误差均小于0.2,其中森林分类精度最高,农田分类精度最低。该方法简单实用、适用性强,可以用于中小区域的快速土地分类的情景。

1960-2012年青藏高原极端气候指数数据集

青藏高原作为高海拔生态环境脆弱区域,其气候变化及发展趋势一直是学界的研究热点,极端气候事件分析是其中一项重要的研究内容。本文基于99个气象观测站1960~2012年的日值气温(日最高气温、日最低气温)和降水观测资料(日降水),经过数据质量控制和异常值剔除,利用R语言中的RClimDex包计算得到每年典型的15项极端气温指数和8项极端降水指数,其中包括10项绝对值指数和13项阈值指数(百分比和观测量阈值)。本数据集可以作为在全球气候变化下青藏高原地区极端天气事件发生频率和趋势探测分析的材料,也可以作为基础数据来探索极端天气事件对农牧业生产的影响。

利用R-Shiny架构的植被物候参数分析系统设计与实现

植被物候作为反映植被与气候变化关系的重要参量,具有重要的研究意义。本文基于R语言分布式架构Shiny构建了植被物候参数分析系统,可实现站点分布可视化、感兴趣区(Region of Interest,ROI)选取与绘制、植被指数计算与可视化、数据过滤、生长曲线轨迹拟合与物候参数提取等功能模块。用户可提取不同植被类型数码相机时间序列的植被指数,并用max方法进行平滑与去噪处理,然后选择合适的方法组合拟合植被群落季相变化轨迹,最终提取较为精确的关键物候参数。林地数据系统测试结果表明:1)相对绿度指数GI比其他相对植被指数和单波段的亮度值振幅明显,其时间序列可表征植被实际生长轨迹; 2)不同拟合方法与提取方法的组合效果不同,如klosterman与klosterman方法组合适合林地类型的植被物候参数提取,用户可综合均方根误差与季节群相变化轨迹结果,筛选出适合所选植被物候数据的拟合与物候参数提取方法组合。

青藏高原极端气温指数时空格局及可持续性分析

青藏高原是典型的气候变化敏感区域,研究高原极端气温情况是探索区域气候变化情况的重要内容。本文利用青藏高原地区1960-2012年98个气象观测站点的气温实测记录,计算了昼夜极端温度指数、年均温度最值等极端气温指数,以线性趋势分析和Hurst指数为基础,对高原气温变化的时空趋势及可持续性进行统计性推断和预测。结果表明:1)青藏高原冷、暖指数对应温度值均显著增加。冷昼指数下降速度最快的是高原的中南部及北部区域;暖昼指数在高原东北部稳定增加;高原北部和南部分别是冷夜、暖夜指数变化最显著的区域。2)除东北和中南部分区域略有反持续性现象,青藏高原典型极端气温指数Hurst指数均表现为较强或强持续性,集中分布于中东部及东南部区域,且在各站点具有相近的空间分布特征。年均最值Hurst指数普遍较高和未来趋势持续性较强。

基于OMI数据的北部湾NO_2干沉降通量估算

臭氧层观测仪(OMI)是较新的大气成分探测仪器,具有较高的时空分辨率,为监测、估算痕量气体污染物提供了一种有效、可靠的数据来源。本文以OMI数据的三级日产品NO_2d为数据源,利用GIS技术和基于已有估算大气干沉降通量的模型,对NO_2干沉降通量进行估算以及分析时空分布规律。结果表明:北部湾的NO_2干沉降年通量空间分布规律较明显,其规律为从沿海地区往内陆逐渐增加,且干沉降通量主要集中在南宁市和钦州市的北部、东北部;NO_2干沉降年通量的时间分布规律除了2007年相对突出之外,其他年份之间的干沉降年通量变化很小,基本处于持平状态。

浅析国土空间规划全空间思维与设计探讨

新一轮国土空间规划是当前我国自然资源管理和利用的重要决策,对我国中长期的国土空间利用和优化具有重要意义。该轮规划中涉及较多的自然资源要素和社会经济要素的空间布局,如何科学统筹资源分配和人地矛盾,是新一轮规划面临的重要挑战。本文结合区县一级国土空间规划实践,从全空间地理信息思维的角度,探讨在用地矛盾突出、产业密集型的工业区科学开发利用地下空间的必要性和潜在方案,从而提升存量土地利用效率,缓解规划中建成区和生态区的重叠效应。

小龙虾虾壳对液态酿造米醋的影响

该实验以大米为原料,在不同发酵阶段添加小龙虾虾壳,采用液态发酵工艺制备米醋,研究虾壳的添加对米醋品质的影响。通过测定总黄酮、总多酚和虾青素含量,1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和羟基自由基清除率研究添加虾壳米醋的抗氧化性。采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)仪测定虾壳米醋挥发性风味成分。结果表明,在大米糊化阶段添加虾壳,米醋品质最佳。在此条件下,制成的虾壳米醋总多酚含量为81.78 mg/L,总黄酮含量为25.05 mg/L,虾青素含量为0.315 mg/L,DPPH、羟基自由基的清除率分别为95.87%、63.10%;产生的酸类和酯类种类最多,分别为酸类4种,酯类13种。

基于日光诱导叶绿素荧光的东北地区植被物候时空特征及其对气候的响应

植被物候是监测陆地生态系统和全球气候变化的重要生物指标。基于经典遥感植被指数的陆表物候监测在不同植被类型的精确分析方面存在较大挑战,日光诱导叶绿素荧光(SIF)可以直接反映植被实际光合作用的动态变化,能够更精确地刻画出植被的年际变异。本研究基于2001~2020年GOSIF数据集,通过D-L拟合函数和动态阈值法提取东北地区植被物候参数,结合一元线性回归分析、稳定性和持续性分析,在多时空尺度下分析2001~2020年东北地区植被物候的时空演变特征,并探讨植被物候对气候变化的响应机制。结果表明:(1)植被生长季开始(Start of Season,SOS)、结束(EndofSeason,EOS)、生长季长度(LengthofSeason,LOS)和生长峰值(Position of Peak,POP)整体上分别呈现出提前、推迟、延长和提前趋势;(2)草丛SOS提前、EOS推迟趋势较为显著,针叶林EOS提前趋势显著;SOS提前、EOS推迟导致LOS延长,除针叶林外,所有植被类型LOS均呈现出延长趋势;除草丛和草原外,其余植被类型POP均呈提前趋势;(3)20年来植被SOS、EOS、LOS和POP变化较为稳定,变异系数均小于0.1;(4)大部分区域植被SOS、EOS、LOS和POP的H值介于0.35~0.5之间,说明其变化趋势与过去相反,将呈现微弱延迟、提前、缩短和延长的趋势;(5)整体上气温和降水对植被物候的影响机制相反,即气温升高(降水增加)导致SOS和POP提前(推迟)、EOS推迟(提前)以及LOS延长(缩短);相对湿度与植被物候参数均呈负相关关系。本研究结果有助于理解植被进行光合作用的时空格局变化及对气候变化的响应机制,也为东北地区生态环境的评估和管理提供参考。

芫根苹果复合饮料工艺优化及其稳定性研究

以芫根和苹果为原料,研究了芫根苹果复合饮料的生产工艺及其稳定性。以感官评分为指标,通过单因素和正交试验确定复合饮料的最佳配方为:芫根汁25%,苹果汁35%,蔗糖5%,柠檬酸0.06%,当复合稳定剂添加量为0.2%黄原胶+0.1%海藻酸钠时,饮料稳定性最好。最终制得的饮料口感清爽、均匀协调、兼具芫根和苹果的清香味。

冬季非均匀增温与积雪及光周期变化对温带植被物候影响研究进展

气候变化速率在日尺度和季节尺度上表现出差异性,并且呈现出非均匀增温的特点。特别是在北半球中高纬度地区,夜间的升温速度超过白天,而冬季的升温速度超过夏季。准确评估非均匀增温对陆地生态系统结构和功能的影响,是全球变化研究领域一项重大挑战。论文通过文献综述,系统地分析了冬季非均匀增温、积雪变化以及光周期对春季植被物候特征的影响,同时探讨了这种影响存在的物种特异性、地理位置异质性以及季节补偿效应。研究认为,当前对非均匀增温影响的研究在观测实验能力方面存在明显不足,对光照、温度和水分耦合作用的理解和认识尚不充分,且模型模拟能力有待提高。因此,未来研究应重视开发新型观测和实验方法,例如精心设计控制实验,以深入探究温带地区光照、温度和水分对植物物候的潜在调控机制。这将有助于加强对非均匀增温影响机制的认识和理解,并将这些影响因素纳入模型模拟中,从而提升对季节性气候变化如何塑造植被动态过程的认知和理解。

基于YOLO的遥感影像目标快速检测轻量化网络研究

基于高分辨率遥感影像的目标识别技术被广泛应用于国土资源监测和情报收集等领域,精确、快速的目标检测方法是目前遥感图像研究的热点与难点。然而,许多检测方法过于追求提升检测精度却忽略了检测速度。为此,基于YOLOX提出一种改进型轻量化网络,以实现检测速度和精度权衡。首先,针对特征提取主干模块,提出一种Mobilenetv3tiny网络,进行轻量化改进,通过减少网络参数量,提高检测速度;其次,在特征金字塔结构中引入Ghost网络,在保证检测精度的前提下,降低网络复杂性;最后,使用Alpha-IoU和VariFocal_Loss优化损失函数,提高网络收敛速度和定位精度。在NWPU VHR-10数据集进行消融实验,结果表明改进网络较基础网络,检测精度提升0.76%,速度提升19.72%,权重为11 M(Mega)且参数量减少65.66%,网络整体效果较好。此外,对DIOR数据集进行对比实验,在保证较高检测精度的同时,检测速度提高26.88%,证明了改进网络的有效性。因此,改进网络能够有效权衡检测速度和精度,易于设备部署,适用于遥感图像目标实时检测应用场景。