基于时序遥感影像物候特征的四川省油菜种植范围提取

基于高分辨率卫星影像的作物分类在农业估产中具有重要应用价值,但在云雨多发地区,卫星成像效果不佳,单时相光学影像难以有效分析不同作物生长规律和特征差异。此外,植被光谱高度相似、随时空动态变化,也给作物高精度识别带来挑战。本研究从作物物候特征的排他性和稳定性出发,基于优化三谐波拟合模型,提出了一种以农作物物候特征为基础,融合光谱、地形、纹理等辅助信息的多特征分类框架。利用该框架,基于Google Earth Engine平台对四川省2020—2021年油菜种植范围进行遥感识别与提取。实验结果表明,该框架具有较好的提取效果,油菜分类总体精度达96.6%,Kappa系数为0.906,分类结果与统计年鉴数据吻合较好。与现有方法相比,该方法分类精度更高,能够实现多时相、大范围农作物精细空间分布的快速提取。

GEE平台下考虑潮位变化及植被物候特征的盐城滨海湿地精细化遥感分类

滨海湿地具有重要的经济价值与生态价值,快速准确地监测其现状对滨海湿地资源的保护和管理具有重要意义。由于潮汐动态变化、植被光谱相似性以及云覆盖等因素的影响,滨海湿地的遥感监测具有较大挑战。本文提出了一个综合考虑潮位变化及植被物候特征的滨海湿地遥感分类方法,基于GEE(Google Earth Engine)平台,首先引入Fmask(Function of mask)算法进行云检测与去云处理,然后利用S-G(Savitzky-Golay)滤波算法重构NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)时间序列数据,提取植被物候特征参数,采用随机森林算法实现互花米草(Spartina alterniflora)、芦苇(Phragmites australis)、碱蓬(Suaeda salsa)与茅草(Imperata cylindrica)4种湿地植被类型的提取;最后利用最大光谱指数合成算法(Maximum Spectral Index Composite,MSIC)生成最高与最低潮位合成影像,结合大津算法(Otsu)提取光滩与海水,实现滨海湿地的精细化遥感分类。研究结果表明,生长季开始时间、生长季结束时间、生长季时长、基准值、振幅、小季节积分是区分滨海湿地植被的重要植被物候特征参数。利用本方法对盐城滨海湿地进行分类,湿地总体分类精度达96.50%,Kappa系数为0.957 1,湿地植被中互花米草的使用者精度最高,为96.59%;其次是芦苇与碱蓬;茅草最低,为93.55%。与面向对象分类相比,本方法不仅能够提取完整的光滩范围,而且将总体精度提高了10.25%,体现出植被物候特征在滨海湿地动态变化遥感监测中的应用潜力。

基于物候特征的连云港滨海湿地植被提取方法

滨海湿地是介于海陆间的特殊生态系统,滨海湿地植被对其生态系统的功能具有重要影响。快速、准确的滨海湿地植被提取方法对滨海湿地的生态保护和管理具有重要意义。滨海湿地植被类型多为草本植被,不同植被类型之间影像的光谱特征和空间特征相似,可分离度小,导致植被遥感分类难度较大,而融合植被物候特征成为提高分类精度的重要手段。以连云港滨海湿地为研究区,利用PIE-Engine遥感云计算平台,获取2022年72景Sentinel-2影像构建NDVI时间序列模型,运用傅里叶函数(Fourier)拟合植被物候特征曲线,分析植被物候特征,并融合物候特征进行植被分类。结果显示:融合物候特征后,植被分类总体精度为83.83%,Kappa系数为0.76,相较于单时相影像方法,分类精度提高了16.6百分点,Kappa系数提高了0.23。因此,利用植被物候特征能有效地提高分类精度。

基于物候特征和全连接神经网络相结合的小麦自动识别研究

风云三号气象卫星具有空间分辨率高、时效性强、幅宽广等特点,对于实现河南省冬小麦自动识别具有很大优势。分析河南省冬小麦物候特征,基于冬小麦物候特征的植被指数时序变化规律,采用聚类分析可以得出冬小麦分类样本和时序指数特征。根据上述冬小麦分类样本和时序指数特征,考虑分类方法的高效性、精确性和自适应性,提出了基于物候特征和全连接神经网络相结合的小麦自动识别技术,该技术适用于河南省大面积冬小麦的分类。识别结果显示河南省2019年到2022年冬小麦的空间分布情况,采用质量检验指标对识别结果进行精度验证,得出冬小麦识别准确率为85.1%,非冬小麦识别准确率为84.5%。试验结果表明,基于物候特征和全连接神经网络相结合的方法在小麦自动识别方面取得了显著的性能提升,与传统方法相比,所提出的方法具有更高的准确率和更稳定的识别性能。该方法对于冬小麦监测具有重要意义,并为农业生产的智能化和可持续发展提供了新的思路。

毛白杨人工林物候特征和生长对施肥的可塑性响应

【目的】明确速生树种物候特征和生长可塑性对施肥的响应机制,为速生丰产林高效养分管理策略的制定提供理论依据。【方法】以我国北方重要速生丰产林树种毛白杨人工林为研究对象,设置了包含3个施氮量处理(115、230和345 kg·hm^(-2)a^(-1))和1个对照处理(CK;0 kg·hm^(-2)a^(-1))的施肥试验。试验期间,对不同处理林分的叶面积指数(LAI)、胸径生长速率和生物量进行连续测定,并对不同器官生物量的异速增长关系进行分析。【结果】1)所有施肥处理的叶面积变化规律和胸径生长物候特征均与CK处理相似:毛白杨展叶期为4月中旬,落叶期为8月底,5月中旬至8月林地LAI在1.60~1.77 m^(2)·m^(-2)之间,叶面积较稳定。胸径生长起始期为4月中旬,8月下旬进入枝条封顶期,9月初胸径停止生长,胸径生长节律有明显的“快-慢-快”双峰型生长模式。各施肥处理的胸径生长速率和LAI均大于CK,尤其在生长季后期(8月),胸径生长速率平均比CK处理显著高71.6%(2011年)和85.1%(2012年)(P<0.05)。2)生物量分配异速分析结果显示:所有处理茎干和胸径的异速方程斜率为2.4,表明茎干生物量与胸径的生长关系为异速增长,茎干生物量分配比例主要受个体发育的控制而发生改变。施肥能提高茎干生物量分配比例,加速林木个体的发育速度,从而引起了茎干生物量分配的表观变化。CK和施肥处理的叶和地下根系的方程斜率分别为1.2和1.0,这表明叶和根系生物量的分配为等速增长。对比发现,施肥处理叶和根系异速方程的常数比CK显著高出0.4~0.6(P<0.05),这表明当拥有相同根系生物量时,施肥比CK有着更多的叶生物量,使得生物量分配从根向叶转移,即施肥引起了毛白杨叶生物量分配的变化。【结论】在施氮肥条件下,毛白杨的生长表型不仅会发生可塑性变化,而且也会受到个体发育改变的影响,该发现可为“基于植物可塑性响应策略”的速生丰产林高效养分管理技术的制定提供理论依据。

基于多物候特征指数的冬小麦分布信息提取

以往的冬小麦分布信息提取研究大多基于单个物候期或单个植被指数,未考虑不同物候期特征及不同物候期之间的联系导致分类精度较低。为提高提取精度,本文基于冬小麦播种期、越冬期、生长期及成熟期选取相应特征指数,提出一种多物候特征指数的冬小麦识别方法,并对2020年焦作市的冬小麦面积进行提取。通过对不同物候期、不同分类方法下的结果进行对比,结果表明:在物候期的选择上,加入越冬期后,随机森林与支持向量机分类的总体精度与Kappa系数呈现不同程度的提升,均方根误差(RMSE)分别减小19.3%和9.8%,提取冬小麦面积的误差百分比分别降低8.64、4.42个百分点。在不同分类方法上,随机森林相较于支持向量机、最小距离,分类的总体精度与Kappa系数更高。相较于支持向量机,随机森林分类的RMSE减小19.6%。相较于单一特征指数,基于随机森林的多物候特征指数分类的总体精度,Kappa系数更高,RMSE为1.84×10^(3)hm^(2),比单一特征指数减小33.6%,提取冬小麦面积的误差百分比减小7.14个百分点。

GEE支持下联合植被物候特征与机器学习的入侵植物互花米草提取

外来物种入侵威胁生物多样性,破坏生态系统的结构与功能。互花米草作为我国首批16种外来入侵物种名单中唯一的海岸盐沼植物,对其实现快速精准的识别对滨海湿地可持续发展与管理具有重要意义。本文基于GEE密集时序Sentinel-2影像,利用HANTS算法拟合NDVI时序曲线,采用J-M距离优选互花米草识别关键物候期,综合关键物候期Sentinel-1雷达、Sentinel-2光学影像与DEM数据,构建光谱、雷达、地形、纹理特征集,分别采用支持向量机(SVM)、分类回归树(CART)、随机森林(RF)和梯度提升树(GTB)4种方法实现盐城滨海湿地互花米草信息提取。研究表明:①基于HANTS算法与J-M距离优选的互花米草识别关键物候期为成熟期和衰老初期(10—11月),关键物候期内互花米草与土著植物的可分离性显著提高;②利用关键物候期内多源特征集训练SVM、CART、RF与GTB分类器,互花米草F1值分别为0.95、0.93、0.97、0.95,RF分类效果最优;③盐城湿地珍禽国家级自然保护区核心区现有互花米草面积为3741.86 hm^(2),占比16.56%,互花米草斑块表现为点源和边界源扩散,侵占土著植物群落生态位,对盐城湿地珍禽国家级自然保护区生态平衡造成巨大威胁。本文依托于GEE云平台,联合植被物候特征和机器学习算法,综合利用多源遥感数据,能够准确、快速、高效地提取滨海湿地互花米草信息。

衡阳市公园绿地彩叶树种秋季物候特征及其分类

【目的】研究衡阳市公园绿地秋季彩叶树种的物候特征变化与分类,增加景观的时序之美,为植物群落配置提供科学依据。【方法】选取衡阳市3所主要公园绿地的25种秋季彩叶树种为研究对象,对其秋季叶始变期、叶半变色期、叶全变色期、叶全落期进行了观测。【结果】(1)秋季彩叶树种叶始变期从10月上旬一直延续到11月上旬,叶半变色期从10月中旬到12月中旬,叶全变色期从10月下旬到12月下旬,叶全落期集中在11月中旬到12月底,彩叶持续时间在38~82 d之间;(2)秋季彩叶树种叶始变期、叶半变色期、叶全变色期、叶全落期之间具有显著相关性,彩叶持续时间与叶变化期和叶落期之间没有明显的相关性;(3)根据彩叶树种叶始变期和彩叶持续时间,依据聚类分析法,将所调查的25种植物划分为4种类型。【结论】不同彩叶树种的秋季物候特征各不相同,划分在同一类型的植物物候期具有类似的物候特点,在植物配置时具有一定的可替代性。

北京城区花粉致敏植物种类、分布及物候特征

为了解北京城区花粉致敏植物的种类、分布格局和物候特征,结合文献调研及专家访问,对北京5环以内的花粉致敏植物进行了调查.结果表明:1)北京城区五环内共有致敏花粉植物19科32属99种,其中北京本地种52种,占总数的52.5%,国内其他地区引进种和国外引进种各占总数的26.3%和21.2%;2)北京城区32属花粉致敏植物以北温带成分为主,占40.6%,其次是世界性分布与泛热带分布;3)公园内的花粉致敏植物种数最多,行道树种中花粉致敏植物的比例最高.北京城区各功能区中花粉强致敏草本的盖度,从大到小的顺序是城市废弃地>体育中心及机关单位>道路绿地>公园>居民区>学校>广场;4)北京城区木本花粉致敏植物的花期主要集中在3—4月,草本在7—9月.

广东白果物候特征与品种特性的观察

广东银杏早花早实,其种核(白果)早上市。广东白果因种胚隐没,无苦味,许香可口而享誉国际市场。对广东银杏品种特性和物候特征的观察结果与气候因素分析表明,广东产区年均气温和≥10℃年活动积温较高是广东白果早熟的主要原因,而种胚未能同步加快生长,采收期较早则导致了广东白果采后短时期内种胚隐没,无苦味。并对广东白果的采后保鲜提出合理化建议。

迁地保护下7种金花茶的物候特征的初步研究

2005—2007年对桂林植物园内迁地保护的7种金花茶组植物的物候特征进行了初步观察。结果表明：7种金花茶树种的萌动期与展叶期较一致，分别在2～3月与3月下旬～4月上旬。开花期和果熟期的差异较大，但大多集中在秋冬季与春季。10～11月份是采种的有效时期。7种金花茶的物候期受气温的影响较大。

基于植被物候特征与监督分类的青南高原信息提取

针对大尺度区域的植被信息提取,由于范围广阔、地形复杂、气候迥异,分类精度的提高是个亟待解决的问题;通过对青南高原采用分区处理,利用植被指数的特性,将基于时间序列的NDVI数据所反映的植被物候知识,辅助信息DEM和GIS数据加入监督分类系统,进行植被信息提取,并进行了分类精度评价。研究结果表明,利用该方法对青南高原的3个地区分类后,其分类精度都达到了83.3%以上,达到了较好的分类结果。在监督分类的训练区选取过程中,将植被物候特征作为知识,结合目视解译和DEM辅助知识帮助选取训练区的方法,同时参考GIS土地利用数据,使得训练区的选取更准确可靠,可进一步提高分类精度。

广东省南雄、和平银杏的物候特征及其与气候因子的关系

对广东省南雄、和平两地银杏（ＧｉｎｋｇｏｂｉｌｏｂａＬ．）的物候特征进行了观测和分析，探讨了南雄银杏花期及果实成熟期与气候因子的定量关系。研究表明，影响南雄银杏花期的主要气候因子是当年２月份的平均气温，影响果实成熟期的主要气候因子是花期至成熟期的积温。

吉林省蒲公英物候特征及其对气候变暖的响应

利用数理统计方法,对在气候变暖背景下吉林省蒲公英物候期变化进行分析,探讨了蒲公英物候期变化与春季、秋季气温的关系。结果表明:自1980年以来,吉林省春、秋季增温显著,且秋季较春季明显;吉林省西部地区展叶期推迟,黄枯期提前,生长季缩短;中部地区基本无变化;东部地区展叶期提前,黄枯期推迟,生长季延长。温度和物候期的变化趋势均有明显的地域特征,展叶期变化趋势在地域分布上恰好与春季气温一致,在湿润的东部地区,黄枯期变化趋势与秋季气温一致;在干旱的西部地区,枯黄期变化趋势与秋季气温变化相反。探讨了对东西部地区物候期变化截然相反趋势的原因,并通过线性回归分别建立了各站物候期的温度模型。

基于物候特征的农田土壤表层含水率遥感反演

【目的】土壤水分是作物生长的必要条件,反演土壤含水率对监测土壤墒情、减少作物受渍害程度、提高作物产量具有重要意义。【方法】建立了一种结合作物物候特征的农田土壤表层含水率遥感反演方法。首先基于预处理后的Sentinel-1 SAR影像获得入射角数据和VV极化条件下的总后向散射系数,并从环境卫星影像提取相应日期的作物植被覆盖指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)。然后基于入射角、后向散射系数和NDVI,通过水云模型得到去除植被影响后的后向散射系数。结合研究区内作物物候特征,分生育阶段建立后向散射系数与土壤相对体积含水率之间的关系,并建立适用于研究区域作物物候特征的反演模型。【结果】根据2种轮作作物冬小麦和夏玉米物候特征分为4个时间段函数,分别为冬小麦的播种—分蘖期、越冬期、返青期—成熟期,和夏玉米的全生育期。分生育期阶段选取部分实测点土壤含水率数据进行计算,得到各时间段的土壤含水率与后向散射系数关系的经验方程,其线性相关系数分别达到0.40、0.80、0.91和0.79。通过提取固镇县与利辛县的作物种植结构,结合经验方程反演得到研究区农田土壤表层含水率分布图。基于剩余部分实测土壤含水率数据分别对反演模型进行验证,结果显示冬小麦全生育期总的复相关系数为0.73,夏玉米全生育期总的复相关系数为0.82。【结论】通过结合物候特征分生育阶段建立函数,为农作物种植区域的土壤表层含水率反演提供一种快速准确的方法。

不同观赏荷花品种深水栽培的物候特征研究

以25个观赏荷花品种为研究对象,进行水深1.8 m栽培后的生长期物候观测。结果表明:深水栽培后,有21个品种能开花,且具有一定的观赏性。按照叶柄、花柄高度,叶径、花径大小及花期长短,将21个观赏荷花品种划分为5个类群。极高叶柄类群(H>2.6 m)和极高花柄类群(H>2.8 m)品种种类相同,分别为荷花‘冬日红’、荷花‘连云港冬荷’、荷花‘金凤展翅’。其中,荷花‘连云港冬荷’的叶径、花径达到极高水平,且为长花期类群种,花期可达118 d;中等高度叶柄类群(H>2.2 m)和中等高度花柄类群(H>2.4 m)中,荷花‘红建莲’、荷花‘星空牡丹’花期分别为112,123 d,属长花期类群。深水栽培的观赏荷花,按照表型性状及数量性状进行分类,可为湿地造景提供丰富的品种选择。

红鳞蒲桃季雨林重要树种的物候特征

在广西海岸巫头村野生红鳞蒲桃（Szygium hancei Merr．et Perry）季雨林中选择重要值较大的红鳞蒲桃、膝柄木（Bhesa robusta（Roxb）D．Hou）、滨木患（Arytera littoralis Bl．）和紫荆木（Madhuca pasquieri（Dubard）Lam．）4个树种进行物候观测研究，结果表明：各树种繁殖生长指数（尺／y）以红鳞蒲桃1．4最适宜，膝柄木0．7投入不足，紫荆木5．0投入过大，后两者是濒危植物。红鳞蒲桃和膝柄木在2～3月出新梢，温度是主要影响因子；紫荆木在5月出新梢，降水量和日照时数是主要影响因子。膝柄木9月开花，旱季来临的信号是触发因子。红鳞蒲桃、滨木患和紫荆木均在雨季开花，4个树种的果期均出现在一年中的旱季。

伯乐树生长发育节律与物候特征研究

本文对伯乐树进行了定位物候观测,详细研究了它的生长发育规律和物候特征,结果表明:伯乐树的芽有两种类型;伯乐树的生长、发育节律与其生物学、生态学习性有着密切的联系;根据这些规律,提出了扩大伯乐树种群数量的方法有两个途径和相应的技术。这些技术方法将为进一步开展伯乐树的保育和扩大种群数量提供参考。

深圳市城区主要园林植物的物候特征及其景观效应分析

本文立足于对深圳市城区几大公园的园林植物调查和统计,对主要园林树种的抽梢展叶期、生长期、落叶期、开花期、结果期、果熟期等物候指标进行观察记录,确定植物物候特征,并分析其对植被景观的影响,对植被景观改造以及树种的选择提供合理建议。

多年生禾草物候特征与分蘖动态的研究

本文根据河南省的气候特点,研究了三种主要当家禾草(苇状羊茅,多年生黑麦草、无芒雀麦)在一年内的物候期特征以及分蘖动态。结果表明:禾草在生长期内都在进行不同程度地分蘖,在一年内有三个分蘖高峰期、一个平缓期和一个负增长期,且分蘖期的分蘖速度最快,物候期内单株分蘖数和全年分蘖总数在果后营养期中达到最大。另外,与直根系的豆科牧草混播有利于禾草秋季的分蘖。