基于GIS技术的自然资源空间精准分区方法

现有的资源区域划分方法存在资源空间划分精准度过低的问题,对自然资源的有效保护效果较差。针对这一问题,本文引入GIS技术,设计一种新的自然资源空间精准分区方法。利用GIS技术对自然资源数据进行精细空间化处理;以阻力因子叠加方法确定自然资源空间阻力面;计算最小累计阻力数值,提取自然资源空间廊道;基于构建的生态安全格局,实现对自然资源空间的区域划分。通过对比的方式证明,新的分区方法应用到实际中可以实现对自然资源空间的精准分区,为自然资源保护策略的制定提供决策依据。

基于生态安全格局的喀斯特地区自然资源空间精准分区与管制方法研究——以广西壮族自治区柳州市为例

[目的]以典型岩溶地貌及全国南部生态廊道相对发育与密度较高的柳州市为例,对自然空间进行精准分区并提出管制办法,为其他喀斯特地区研究提供科学参考。[方法]基于空间叠置法、INVEST模型与最小累积阻力模型,提取全域尺度生态廊道,构建区域生态安全格局,实现自然资源空间精准分区。[结果]①生态源区以大型林地为主,面积达3531.24 km^(2),总体呈中部向南北部递增的趋势;②生态廊道呈以主要廊道为依托,次要廊道为承接的环状分布结构;③依据生态安全格局构建结果及自然地理特征将柳州市自然资源空间划分为禁止开发建设、限制开发建设、允许开发建设、优先开发建设4个管控区,并按照区域生态环境问题与空间主导功能提出差异化管制方法。[结论]以生态安全格局为依据划分自然资源空间管制区,各管控区发展定位与目标差异较大,要实行差别化管制,促进区域的可持续发展。

某660MW机组脱硝精准喷氨改造应用

燃煤电厂通常采用喷氨脱硝来控制NO_(x)排放量,喷氨反应器的高效运转是保是其安全运行的关键条件。某660MW机组在实际脱硝的过程中,因喷氨反应器中喷氨量过大,导致脱硝多余反应产物NH4HSO4阻塞空气预热器。机组经常需要在停炉时清洗空气预热器,提高了生产运行成本。在确保脱销效率的前提下,为解决该问题,该电厂进行了精准喷氨改造,优化了烟气系统中催化剂的放置位置,降低了喷氨量,减少了多余NH4HSO4的产生,缓解了空气预热器的阻塞,在一定程度上确保了脱销效率,同时提高了催化剂的使用效率,可为其他机组进行精准喷氨改造提供借鉴参考。

基于SOM和NDVI的黑土区精准管理分区对比

根据土壤养分的空间异质性对耕地进行分区是实施变量施肥管理的关键环节,施肥的变量管理将减轻黑土区农业面源污染和土壤退化问题。该文以典型黑土区黑龙江省海伦市某合作社地块为研究对象,利用SPOT-6遥感影像提取归一化植被指数(normalized differential vegetation index, NDVI)、插值计算土壤有机质(soil organic matter,SOM),结合数字高程模型(digital elevation model,DEM),应用面向对象的分割方法,对研究地块进行分区,并应用莫兰(Morans)指数对分区结果进行评价,以期对比研究基于SOM空间插值与遥感信息的分区精度。结果表明:结合4期NDVI空间信息分区的精度最高;结合SOM、DEM、NDVI空间信息进行分区的精度次之;结合地形与SOM空间信息分区精度较低;仅根据SOM空间插值进行分区的精度最低。研究结果可为黑土区农田精准管理分区输入量的选择与多尺度分区提供思路,为实施田间精准追肥提供科学依据。

黑土区田块尺度精准管理遥感分区时空格局与成因分析

精准管理分区是实施精准农业的重要环节,对分区结果的时空变化分析有利于因地制宜制定田间精准管理措施。该研究以黑龙江省友谊农场种植玉米作物的田块为研究区,获取多年玉米出苗期Sentinel-2 A卫星遥感影像,提取归一化差异植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI),运用面向对象分割的方法进行精准管理分区,通过空间转移矩阵方法表述研究区分区格局变化情况,并对精准管理分区时空格局成因进行探究。结果表明:研究区在2017-2020年6月上旬精准管理分区格局相似;分区后NDVI、高程、坡度的变异系数分别降低了70.690%~76.420%、42.857%~57.143%、30.723%~34.940%;同一条垄线上,4期NDVI最高值均位于阳坡,且坡顶至阴坡坡底NDVI值逐渐降低;作物生长初期地形影响土壤水分及温度分布从而影响作物长势及精准管理分区格局。研究结果为精准管理分区与精准施肥、施药等田间变量管理措施的衔接提供参考。

基于多源数据的干旱区盐渍化农田精准管理分区研究

根据土壤盐渍化空间异质性对南疆干旱区绿洲农田进行精准管理分区,对农业种植结构调整和精细化管理具有重要意义。以典型干旱区绿洲农田为研究对象,以电磁感应数据、地形数据和卫星遥感数据为数据源,通过地统计学方法分析研究区土壤盐渍化的空间异质性,利用相关分析筛选出不同时期的植被指数和盐分指数。以农田表层表观电导率(EC_(h0.375))为主变量,深层表观电导率(EC_(h0.75)、EC_(v0.75)、EC_(v1.5))、植被指数(RVI、GRVI、EVI)、土壤盐分指数(NDSI、S5、SI-T)为辅助变量,采用面向对象多尺度分割算法对研究区进行分区,并用分区内平均变异系数(C_(V),Coefficient of Variation)和莫兰指数(Moran’s I)对分区结果进行评价。结果表明:(1)研究区各土层表观电导率都存在明显空间异质性,且各辅助变量与主变量均存在极显著相关。(2)各分区的平均变异系数较整个研究区的变异系数下降了60%,且基于多源数据分区的区间异质性均高于单一数据分区的区间异质性。(3)从农田耕作角度、分割效果及分区评价原则出发,综合利用表层和深层土壤盐渍化信息的管理分区效果最佳,该分区结果既符合当地农田管理又符合机械化作业要求。研究结果可为南疆干旱区绿洲农田的精准管理分区提供一定的技术和方法借鉴。

精准遥感分区变量施肥技术 提升农业“三减”智能化水平

为了提升现代农业智能化水平,通过尖端科技及大数据分析,选择不同地形特征的地块,利用卫星遥感技术、物联网技术,反演作物多年长势时空动态变化规律、土壤理化性质空间分异,揭示水肥时空运移规律,构建低成本、高精度、易推广的精准管理遥感分区方法,根据作物需肥规律,确定减量施肥方案,生成处方图,利用变量施肥设备,实现米级空间分辨率的田块内部精准施肥。

黑土区田块尺度遥感精准管理分区

基于格网采样与空间插值的精准管理分区方法精度高,但时效性差、成本高。本文以东北农垦地区红星农场农田为研究对象,提出一种基于遥感影像的精准管理分区方法:以裸土高空间分辨率遥感影像作为数据源,结合田间格网采样数据,基于裸土反射光谱特征与黑土主要理化性质的显著相关关系,运用面向对象分割、空间统计分析方法,对典型黑土区田块进行精准管理分区研究,并利用土壤理化性质和农作物生理参数,对分区结果进行评价。得出如下结论:(1)典型黑土区田块内部土壤养分含量空间变异显著;(2)基于裸土影像与面向对象的精准管理分区方法精度高,增强了分区之间的土壤养分与归一化植被指数(NDVI)差异性、分区内部各属性的一致性;(3)基于2015年4月1日和2015年5月20日单期影像分区和两期影像波段叠加(Layer stacking)分区,区间变异系数与区内变异系数之比分别为1.42、1.39和7.63,基于两期影像综合信息的分区结果显著优于基于单期影像分区;(4)基于裸土影像面向对象分割的精准管理分区方法时效性强、成本低、精度高。研究成果为田间变量施肥、发展精准农业、实现农业可持续发展提供依据。

近20年农田精准管理分区施肥方法研究进展

精准管理分区(Site Specific Management Zones,SSMZ)是精准农业中实现定时、定点、定量、定配方投入水肥药等农业生产资料的关键环节。SSMZ已经在精准农业中得到了迅速的发展与应用,该技术对于减少农业投入、提高经济效益及减轻农业面源污染具有重要意义。全面地认识SSMZ的研究现状及存在问题,有利于更好地把握SSMZ的发展动态并开展更进一步的研究。本文对国内外以SSMZ为主题的论文进行了梳理,概述了SSMZ研究中不同输入量的应用原理、数据类型、优势及局限性;其次,对现有的分区方法进行了总结归纳,最后,整理了常用的SSMZ评价方法,对不同评价方法进行分析,进行总结与展望。得到如下结论:(1)SSMZ输入量由基于空间插值映射土壤空间属性,过渡为利用遥感技术获取土壤、植被等相关信息;(2)随着大数据时代的到来,综合考虑历史土壤理化性质、成土要素、农作物时空动态、水土气生地形地貌的作用有助于提升SSMZ的精度;(3)基于近端传感器及无人机获取的密集数据的研究不断增加,田块尺度的空间信息精度高,连续性增强;(4)传统的非监督分类算法逐步被面向对象分割方法取代,分区结果更有助于指导田间管理措施;(5)用于SSMZ的评价信息以与作物生长关系密切的土壤属性或表征作物长势的参数为主。国内外对于SSMZ的关注度逐渐增加,各类SSMZ研究成果对于实现绿色农业、维护生态安全具有重要实践意义。

引入地形因子的无人机遥感精准管理分区研究

根据作物长势的空间差异对耕地进行精准管理分区,可以指导田间变量管理,漫川漫岗黑土区地形复杂,分区时应考虑微地形对作物的影响。以典型黑土区玉米田块为研究区,利用1.1 m空间分辨率的无人机多光谱影像提取玉米大喇叭口期(播种后约45 d)归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI),分别结合4种地形因子(高程、坡度、地形起伏度、地表粗糙度),通过面向对象分割方法进行分区,并利用产量数据对分区结果进行评价,对比无人机影像结合不同地形因子分区的精度。结果表明:研究地块产量、土壤养分及植株生理参数均存在显著变异性,产量与地形存在相关性;相较使用单期NDVI分区,结合地形因子能够显著提高分区精度;结合不同地形因子后,无人机分区精度变化存在差异,NDVI同时结合4种地形因子的分区精度最高,其次分别为结合高程、地形起伏度、坡度、地表粗糙度。研究结果证明了NDVI与地形因子结合作为输入量提高分区精度的可行性,为精准施肥及其他田间变量管理提供了理论基础,为智慧农业的发展提供新思路。

国务院联防联控机制印发《关于科学防治精准施策分区分级做好新冠肺炎疫情防控工作的指导意见》

2月17日,国务院联防联控机制印发《关于科学防治精准施策分区分级做好新冠肺炎疫情防控工作的指导意见》(以下简称《意见》)。《意见》要求,各地要制定差异化的县域防控和恢复经济社会秩序的措施。要以县(市、区、旗)为单位,依据人口、发病情况综合研判,科学划分疫情风险等级,明确分级分类的防控策略。

基于时间序列高光谱遥感影像的田块尺度作物产量预测

在精准农业领域,田块尺度土壤理化性质、作物长势、产量等存在极显著的空间异质性。高光谱遥感侧重于光谱维度信息的提取,未充分利用空间与时相信息,限制了植被长势、生物量与产量的监测精度。传统格网采样与地统计空间插值方法,耗时费力、成本高,难以推广;而遥感技术可以获取农作物生理参数的时空异质性信息,可以用于田块尺度的精准管理分区(SSMZ)。以田块尺度棉花地为研究对象,获取时间序列航空高光谱遥感影像,分析不同长势棉花的反射光谱特征,构建光谱指数,综合光谱、时相、空间维度信息,利用面向对象方法进行精准管理分区,建立产量遥感预测模型。结果表明:综合多维信息的面向对象分割方法优于基于象元的方法,可以部分消除遥感与产量数据噪声,提高棉花估产精度;不同植被指数与棉花产量的相关系数排序为一阶微分、NDVI、OSAVI、二阶微分;对于同一尺度、单一时相,一阶微分产量预测模型精度较高,多时相多光谱植被指数也可以得到较高精度;对于同一输入量、不同尺度,较少SSMZ个数的棉花产量预测模型精度更高、稳定性更好,这是由于影像与产量数据的空间定位存在一定的误差造成。研究成果将丰富作物长势、估产方法,提高遥感监测精度,加速无人机遥感在相关领域的应用。

基于AIoT技术的高校自习室智慧光环境营造系统设计与实现

为有效解决高校自习室“常明灯”“一人一灯”等资源浪费现象,同时营造良好的学习光环境,本文设计并实现一套基于AIo T技术的高校自习室智慧光环境营造系统。该系统包括以下功能:首先是利用HC-SR501传感器的人体感应技术,实现灯具的自动开关和实时统计进入自习室的人数。其次是通过海思Hi3516DV300芯片的NNIE AI视觉加速引擎,搭载OpenHarmony国产操作系统,基于Darknet框架与Yolov2目标检测模型,实时检测自习室的人体并返回其位置坐标。系统根据人流量数据和人体位置信息,综合制定照明策略,驱动人群聚集自习,将局部重点照明与一般照明相结合,实现更加精准的分区化管理和“混合式照明”。不仅绿色节能,而且助于视力健康。最后,连接云平台,通过小程序便捷控制灯具,包括远程开关、实时查看自习室人数、“健康色温模式”自主选择等,凸显人性化。整套系统将AI与IoT技术在高校自习室照明领域融合落地,极大地减少了能源浪费,助力营造“健康且节能”的智慧光环境,具有可靠性强、精度高、可拓展等优点。

330 MW燃煤机组对冲燃烧锅炉SCR脱硝系统的改造分析

针对燃煤电厂为满足环保部门氮氧化物减排要求采取过量喷氨的方法,导致机组氨逃逸增大、空气预热器堵塞等问题,介绍机组和设备情况,分析脱硝系统存在的问题,提出对脱硝系统进行流场改造、脱硝控制优化及SCR出口分区精准控氨等改造措施,并通过试验,证实采取以上改造措施,可有效解决当前设备存在的问题,实现机组的安全高效运行。

新型节能卧式内燃燃气锅炉研究

随着国家对环保的日益重视,传统锅炉的燃烧排放已经不能满足相关环保要求。因此,人们需要对锅炉进行内部结构改造,以提升其性能。本研究通过设计、使用分程隔板和大烟管,采用分区精准传热技术,弥补了传统锅炉的不足,降低了燃料消耗,研制出性能优异的新型锅炉。

新型低氮生物质层燃锅炉研究

本研究以烟气外循环、分段燃烧、分级配风、多点二次风技术等低氮燃烧技术为基础,同时结合生物质燃料高挥发分的特性,对锅炉结构进行优化设计,研发出一种新型低氮生物质层燃锅炉。通过分区精准控制燃烧,氮氧化物初始排放浓度控制到100mg/m^(3)以内,热效率达到国家标准规定的2级能效水平。研究成果可为低氮生物质锅炉的研究提供参考,促进节能减排。